वैज्ञानिक सोच कभी-कभी ऐसे विरोधाभासी गुणों वाली वस्तुओं का निर्माण करती है कि सबसे चतुर वैज्ञानिक भी पहली बार में उन्हें पहचानने से इनकार करते हैं। आधुनिक भौतिकी के इतिहास में सबसे स्पष्ट उदाहरण ब्लैक होल में रुचि की दीर्घकालिक कमी है, लगभग 90 साल पहले गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की चरम अवस्थाओं की भविष्यवाणी की गई थी। लंबे समय तक उन्हें विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक अमूर्तता माना जाता था, और केवल 1960 और 70 के दशक में उन्हें उनकी वास्तविकता पर विश्वास था। हालाँकि, ब्लैक होल के सिद्धांत का मूल समीकरण दो सौ साल पहले प्राप्त हुआ था।

जॉन मिशेल की अंतर्दृष्टि

जॉन मिशेल, भौतिक विज्ञानी, खगोलशास्त्री और भूविज्ञानी, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में प्रोफेसर और इंग्लैंड के चर्च के पादरी का नाम 18वीं शताब्दी में अंग्रेजी विज्ञान के सितारों के बीच पूरी तरह से अवांछनीय रूप से खो गया था। मिशेल ने भूकंप विज्ञान की नींव रखी, भूकंप का विज्ञान, चुंबकत्व का एक उत्कृष्ट अध्ययन किया, और बहुत पहले कूलम्ब ने मरोड़ संतुलन का आविष्कार किया था जिसका उपयोग उन्होंने गुरुत्वाकर्षण माप के लिए किया था। 1783 में, उन्होंने न्यूटन की दो महान कृतियों, यांत्रिकी और प्रकाशिकी को संयोजित करने का प्रयास किया। न्यूटन ने प्रकाश को छोटे-छोटे कणों की धारा माना। मिशेल ने सुझाव दिया कि प्रकाश कण, सामान्य पदार्थ की तरह, यांत्रिकी के नियमों का पालन करते हैं। इस परिकल्पना का परिणाम बहुत ही गैर-तुच्छ निकला - आकाशीय पिंड प्रकाश के लिए जाल में बदल सकते हैं।

मिशेल ने कैसे सोचा? किसी ग्रह की सतह से दागी गई एक तोप का गोला अपने गुरुत्वाकर्षण को पूरी तरह से तभी पार कर पाएगा जब उसका प्रारंभिक वेग अब दूसरे अंतरिक्ष वेग और पलायन वेग से अधिक हो। यदि ग्रह का गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि पलायन वेग प्रकाश की गति से अधिक है, तो आंचल पर दागे गए प्रकाश कण अनंत तक नहीं बच पाएंगे। परावर्तित प्रकाश के साथ भी ऐसा ही होगा। इसलिए, बहुत दूर के पर्यवेक्षक के लिए, ग्रह अदृश्य होगा। मिशेल ने ऐसे ग्रह की त्रिज्या के महत्वपूर्ण मान की गणना की, Rcr, इसके द्रव्यमान के आधार पर, M, हमारे सूर्य के द्रव्यमान में घटाया गया, Ms: Rcr = 3 किमी x M/Ms।

जॉन मिशेल ने अपने सूत्रों पर विश्वास किया और माना कि अंतरिक्ष की गहराई कई सितारों को छुपाती है जिन्हें पृथ्वी से किसी भी दूरबीन से नहीं देखा जा सकता है। बाद में, महान फ्रांसीसी गणितज्ञ, खगोलशास्त्री और भौतिक विज्ञानी पियरे साइमन लाप्लास एक ही निष्कर्ष पर पहुंचे और इसे अपने एक्सपोज़िशन ऑफ़ द सिस्टम ऑफ़ द वर्ल्ड के पहले (1796) और दूसरे (1799) दोनों संस्करणों में शामिल किया। लेकिन तीसरा संस्करण 1808 में प्रकाशित हुआ था, जब अधिकांश भौतिकविदों ने पहले से ही प्रकाश को ईथर का कंपन माना था। "अदृश्य" तारों के अस्तित्व ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत का खंडन किया, और लाप्लास ने केवल उनका उल्लेख न करना ही सबसे अच्छा समझा। बाद के समय में, इस विचार को एक जिज्ञासा माना जाता था, जो केवल भौतिकी के इतिहास पर काम करता है।

श्वार्जस्चिल्ड मॉडल

नवंबर 1915 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण का एक सिद्धांत प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत (GR) कहा। इस काम को तुरंत बर्लिन एकेडमी ऑफ साइंसेज कार्ल श्वार्ज़स्चिल्ड के अपने सहयोगी के व्यक्ति में एक सराहनीय पाठक मिला। यह श्वार्ज़स्चिल्ड था जो एक विशिष्ट खगोलीय समस्या को हल करने के लिए सामान्य सापेक्षता को लागू करने वाला दुनिया का पहला व्यक्ति था, एक गैर-घूर्णन गोलाकार शरीर के बाहर और अंदर अंतरिक्ष-समय मीट्रिक की गणना करने के लिए (संक्षिप्तता के लिए, हम इसे एक सितारा कहेंगे)।

यह श्वार्ज़स्चिल्ड की गणना से इस प्रकार है कि किसी तारे का गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष और समय की न्यूटनियन संरचना को बहुत विकृत नहीं करता है, यदि इसकी त्रिज्या जॉन मिशेल द्वारा गणना किए गए मूल्य से बहुत अधिक है! इस पैरामीटर को पहले श्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या कहा जाता था, और अब इसे गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या कहा जाता है। सामान्य सापेक्षता के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण प्रकाश की गति को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन प्रकाश कंपन की आवृत्ति को उसी अनुपात में कम कर देता है जिसमें यह समय धीमा कर देता है। यदि किसी तारे की त्रिज्या गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या से 4 गुना अधिक है, तो इसकी सतह पर समय का प्रवाह 15% धीमा हो जाता है, और अंतरिक्ष एक ध्यान देने योग्य वक्रता प्राप्त कर लेता है। दुगनी आधिक्य के साथ, यह अधिक झुकता है, और समय इसकी चाल को 41% तक धीमा कर देता है। जब गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या पहुँच जाती है, तो तारे की सतह पर समय पूरी तरह से रुक जाता है (सभी आवृत्तियाँ शून्य हो जाती हैं, विकिरण जम जाता है, और तारा बाहर चला जाता है), लेकिन वहाँ अंतरिक्ष की वक्रता अभी भी सीमित है। सूर्य से दूर, ज्यामिति अभी भी यूक्लिडियन बनी हुई है, और समय अपनी गति को नहीं बदलता है।

इस तथ्य के बावजूद कि मिशेल और श्वार्जस्चिल्ड के लिए गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या के मूल्य समान हैं, मॉडल में स्वयं कुछ भी सामान्य नहीं है। मिशेल के लिए, स्थान और समय नहीं बदलता है, लेकिन प्रकाश धीमा हो जाता है। एक तारा जिसका आयाम उसके गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या से छोटा होता है, चमकता रहता है, लेकिन यह केवल बहुत दूर के पर्यवेक्षक को ही दिखाई नहीं देता है। श्वार्जस्चिल्ड के लिए, प्रकाश की गति निरपेक्ष है, लेकिन अंतरिक्ष और समय की संरचना गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर करती है। एक तारा जो गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या के नीचे गिर गया है, किसी भी पर्यवेक्षक के लिए गायब हो जाता है, चाहे वह कहीं भी हो (अधिक सटीक रूप से, यह गुरुत्वाकर्षण प्रभावों से पता लगाया जा सकता है, लेकिन विकिरण द्वारा किसी भी तरह से नहीं)।

अविश्वास से लेकर दावे तक

श्वार्जस्चिल्ड और उनके समकालीनों का मानना ​​था कि ऐसी अजीब ब्रह्मांडीय वस्तुएं प्रकृति में मौजूद नहीं हैं। आइंस्टीन ने स्वयं न केवल इस दृष्टिकोण का पालन किया, बल्कि गलती से यह भी मान लिया कि वह गणितीय रूप से अपनी राय को प्रमाणित करने में कामयाब रहे।

1930 के दशक में, एक युवा भारतीय खगोल वैज्ञानिक, चंद्रशेखर ने साबित किया कि एक तारा जिसने अपना परमाणु ईंधन खर्च किया है, वह अपना खोल छोड़ देता है और धीरे-धीरे ठंडा होने वाले सफेद बौने में बदल जाता है, जब उसका द्रव्यमान 1.4 सौर द्रव्यमान से कम हो। जल्द ही, अमेरिकी फ़्रिट्ज़ ज़्विकी ने अनुमान लगाया कि सुपरनोवा विस्फोटों में न्यूट्रॉन पदार्थ के अत्यधिक घने पिंड उत्पन्न होते हैं; बाद में, लेव लांडौ उसी निष्कर्ष पर पहुंचे। चंद्रशेखर के काम के बाद, यह स्पष्ट था कि केवल 1.4 सौर द्रव्यमान से अधिक द्रव्यमान वाले तारे ही इस तरह के विकास से गुजर सकते हैं। इसलिए, एक स्वाभाविक प्रश्न उठा - क्या सुपरनोवा के लिए कोई ऊपरी द्रव्यमान सीमा है जिसे न्यूट्रॉन तारे पीछे छोड़ देते हैं?

1930 के दशक के उत्तरार्ध में, अमेरिकी परमाणु बम के भविष्य के पिता, रॉबर्ट ओपेनहाइमर ने स्थापित किया कि ऐसी सीमा वास्तव में मौजूद है और कई सौर द्रव्यमान से अधिक नहीं है। तब अधिक सटीक आकलन देना संभव नहीं था; अब यह ज्ञात है कि न्यूट्रॉन तारों का द्रव्यमान 1.5-3 M s की सीमा में होना चाहिए। लेकिन ओपेनहाइमर और उनके स्नातक छात्र जॉर्ज वोल्कोव की अनुमानित गणना से भी, यह पता चला कि सुपरनोवा के सबसे बड़े वंशज न्यूट्रॉन तारे नहीं बनते, बल्कि किसी अन्य राज्य में चले जाते हैं। 1939 में, ओपेनहाइमर और हार्टलैंड स्नाइडर ने एक आदर्श मॉडल में साबित किया कि एक विशाल ढहने वाला तारा अपने गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या में सिकुड़ता है। उनके सूत्रों से, वास्तव में, यह इस प्रकार है कि तारा वहाँ नहीं रुकता है, लेकिन सह-लेखक इस तरह के कट्टरपंथी निष्कर्ष से बचते हैं।

अंतिम उत्तर 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में सोवियत सहित शानदार सैद्धांतिक भौतिकविदों की एक आकाशगंगा के प्रयासों से मिला। यह पता चला कि ऐसा पतन हमेशातारे को "रोकने" के लिए संकुचित करता है, इसके पदार्थ को पूरी तरह से नष्ट कर देता है। नतीजतन, एक विलक्षणता उत्पन्न होती है, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का एक "सुपरकंसेंट्रेट", असीम रूप से छोटी मात्रा में बंद होता है। एक निश्चित छेद के लिए, यह एक बिंदु है, घूमने वाले छेद के लिए, यह एक अंगूठी है। अंतरिक्ष-समय की वक्रता और, फलस्वरूप, विलक्षणता के पास गुरुत्वाकर्षण बल अनंत की ओर जाता है। 1967 के अंत में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर इस तरह के अंतिम तारकीय पतन को ब्लैक होल कहने वाले पहले व्यक्ति थे। नया शब्द भौतिकविदों और खुश पत्रकारों के साथ प्यार में पड़ गया, जिन्होंने इसे दुनिया भर में फैलाया (हालांकि फ्रांसीसी को यह पहली बार पसंद नहीं आया, क्योंकि अभिव्यक्ति ट्रौ नोयर ने संदिग्ध संघों का सुझाव दिया)।

वहाँ, क्षितिज से परे

ब्लैक होल न तो पदार्थ है और न ही विकिरण। कुछ लाक्षणिकता के साथ, हम कह सकते हैं कि यह एक आत्मनिर्भर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र है, जो अंतरिक्ष-समय के अत्यधिक घुमावदार क्षेत्र में केंद्रित है। इसकी बाहरी सीमा एक बंद सतह, घटना क्षितिज द्वारा परिभाषित की जाती है। यदि तारा पतन से पहले नहीं घूमता है, तो यह सतह एक नियमित क्षेत्र बन जाती है, जिसकी त्रिज्या श्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या के साथ मेल खाती है।

क्षितिज का भौतिक अर्थ बहुत स्पष्ट है। इसके बाहरी पड़ोस से भेजा गया एक प्रकाश संकेत अनंत दूरी की यात्रा कर सकता है। लेकिन आंतरिक क्षेत्र से भेजे गए संकेत न केवल क्षितिज को पार करेंगे, बल्कि अनिवार्य रूप से विलक्षणता में "गिर" जाएंगे। क्षितिज उन घटनाओं के बीच की स्थानिक सीमा है जो स्थलीय (और किसी भी अन्य) खगोलविदों को ज्ञात हो सकती हैं, और ऐसी घटनाएं जिनके बारे में जानकारी किसी भी परिस्थिति में सामने नहीं आएगी।

जैसा कि "श्वार्ज़स्चिल्ड के अनुसार" होना चाहिए, क्षितिज से दूर, एक छेद का आकर्षण दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए, दूर के पर्यवेक्षक के लिए, यह खुद को एक साधारण भारी शरीर के रूप में प्रकट करता है। द्रव्यमान के अलावा, छेद को ध्वस्त तारे और उसके विद्युत आवेश की जड़ता का क्षण विरासत में मिलता है। और पूर्ववर्ती तारे की अन्य सभी विशेषताएं (संरचना, संरचना, वर्णक्रमीय प्रकार, आदि) गुमनामी में चली जाती हैं।

चलो एक रेडियो स्टेशन के साथ छेद में एक जांच भेजें जो जहाज पर समय के अनुसार एक बार एक संकेत भेजता है। दूर के पर्यवेक्षक के लिए, जैसे-जैसे जांच क्षितिज के करीब पहुंचती है, संकेतों के बीच का समय अंतराल बढ़ता जाएगा - सिद्धांत रूप में, अनिश्चित काल तक। जैसे ही जहाज अदृश्य क्षितिज को पार करता है, यह "ओवर-द-होल" दुनिया के लिए पूरी तरह से चुप हो जाएगा। हालांकि, यह गायब होना एक निशान के बिना नहीं होगा, क्योंकि जांच छेद को उसका द्रव्यमान, चार्ज और टॉर्क देगी।

ब्लैक होल विकिरण

पिछले सभी मॉडल विशेष रूप से सामान्य सापेक्षता के आधार पर बनाए गए थे। हालाँकि, हमारी दुनिया क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा शासित है, जो ब्लैक होल की उपेक्षा नहीं करते हैं। ये कानून हमें केंद्रीय विलक्षणता को गणितीय बिंदु के रूप में मानने की अनुमति नहीं देते हैं। क्वांटम संदर्भ में, इसका व्यास प्लैंक-व्हीलर लंबाई द्वारा दिया जाता है, लगभग 10 -33 सेंटीमीटर के बराबर। इस क्षेत्र में, साधारण स्थान का अस्तित्व समाप्त हो जाता है। यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि छेद का केंद्र विभिन्न टोपोलॉजिकल संरचनाओं से भरा होता है जो क्वांटम संभाव्य कानूनों के अनुसार प्रकट और मर जाते हैं। ऐसे बुदबुदाती अर्ध-स्थान के गुण, जिसे व्हीलर क्वांटम फोम कहते हैं, अभी भी कम समझ में आता है।

क्वांटम विलक्षणता की उपस्थिति सीधे ब्लैक होल में गहरे गिरने वाले भौतिक निकायों के भाग्य से संबंधित है। छेद के केंद्र के पास पहुंचने पर, वर्तमान में ज्ञात सामग्रियों से बनी कोई भी वस्तु ज्वारीय ताकतों द्वारा कुचल दी जाएगी और अलग हो जाएगी। हालांकि, भले ही भविष्य के इंजीनियर और प्रौद्योगिकीविद आज के अनसुने गुणों के साथ कुछ सुपर-मजबूत मिश्र और कंपोजिट बनाते हैं, वे सभी वैसे भी गायब होने के लिए बर्बाद हैं: आखिरकार, विलक्षणता क्षेत्र में न तो परिचित समय है और न ही परिचित स्थान।

अब आइए क्वांटम मैकेनिकल लेंस के माध्यम से छेद के क्षितिज को देखें। खाली स्थान - भौतिक शून्य - वास्तव में खाली नहीं है। निर्वात में विभिन्न क्षेत्रों के क्वांटम उतार-चढ़ाव के कारण, कई आभासी कण लगातार पैदा होते हैं और मर जाते हैं। चूंकि क्षितिज के पास गुरुत्वाकर्षण बहुत मजबूत है, इसलिए इसके उतार-चढ़ाव बेहद मजबूत गुरुत्वाकर्षण विस्फोट पैदा करते हैं। ऐसे क्षेत्रों में त्वरित होने पर, नवजात "आभासी" अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं और कभी-कभी सामान्य लंबे समय तक रहने वाले कण बन जाते हैं।

आभासी कण हमेशा जोड़े में पैदा होते हैं जो विपरीत दिशाओं में चलते हैं (यह संवेग के संरक्षण के नियम के लिए आवश्यक है)। यदि गुरुत्वाकर्षण का उतार-चढ़ाव निर्वात से कणों की एक जोड़ी निकालता है, तो ऐसा हो सकता है कि उनमें से एक क्षितिज के बाहर भौतिक हो जाए, और दूसरा (पहले का एंटीपार्टिकल) अंदर। "आंतरिक" कण छेद में गिर जाएगा, लेकिन "बाहरी" कण अनुकूल परिस्थितियों में बच सकता है। नतीजतन, छेद विकिरण के स्रोत में बदल जाता है और इसलिए ऊर्जा खो देता है और, परिणामस्वरूप, द्रव्यमान। इसलिए, ब्लैक होल मौलिक रूप से अस्थिर होते हैं।

उल्लेखनीय अंग्रेजी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी के बाद इस घटना को हॉकिंग प्रभाव कहा जाता है, जिन्होंने इसे 1970 के दशक के मध्य में खोजा था। स्टीफन हॉकिंग ने, विशेष रूप से, साबित किया कि ब्लैक होल का क्षितिज ठीक उसी तरह से फोटॉन उत्सर्जित करता है जैसे कि एक बिल्कुल ब्लैक बॉडी को तापमान T = 0.5 x 10 -7 x M s /M तक गर्म किया जाता है। यह इस प्रकार है कि जैसे-जैसे छेद पतला होता जाता है, इसका तापमान बढ़ता जाता है, और "वाष्पीकरण", निश्चित रूप से बढ़ता है। यह प्रक्रिया अत्यंत धीमी है, और द्रव्यमान M के एक छिद्र का जीवनकाल लगभग 10 65 x (M/M s) 3 वर्ष है। जब इसका आकार प्लैंक-व्हीलर की लंबाई के बराबर हो जाता है, तो छेद स्थिरता खो देता है और फट जाता है, उसी ऊर्जा को जारी करता है जैसे एक लाख दस-मेगाटन हाइड्रोजन बमों का एक साथ विस्फोट। मजे की बात यह है कि इसके गायब होने के समय छेद का द्रव्यमान अभी भी काफी बड़ा है, 22 माइक्रोग्राम। कुछ मॉडलों के अनुसार, छेद एक निशान के बिना गायब नहीं होता है, लेकिन उसी द्रव्यमान के एक स्थिर अवशेष को पीछे छोड़ देता है, तथाकथित मैक्सिमोन।

मैक्सिमोन 40 साल पहले पैदा हुआ था - एक शब्द के रूप में और एक भौतिक विचार के रूप में। 1965 में, शिक्षाविद एम। ए। मार्कोव ने सुझाव दिया कि प्राथमिक कणों के द्रव्यमान की एक ऊपरी सीमा होती है। उन्होंने सुझाव दिया कि इस सीमा मान को द्रव्यमान का आयाम माना जाए, जिसे तीन मूलभूत भौतिक स्थिरांकों से जोड़ा जा सकता है - प्लैंक का स्थिरांक h, प्रकाश की गति C और गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक G (विवरण के प्रेमियों के लिए: ऐसा करने के लिए, आपको करने की आवश्यकता है एच और सी को गुणा करें, परिणाम को जी से विभाजित करें और वर्गमूल निकालें)। ये वही 22 माइक्रोग्राम हैं जिनका जिक्र लेख में किया गया है, इस मान को प्लैंक मास कहा जाता है। समान स्थिरांक से लंबाई के आयाम (प्लांक-व्हीलर की लंबाई, 10 -33 सेमी) और समय के आयाम (10 -43 सेकंड) के साथ एक मान बनाना संभव है।
मार्कोव अपने तर्क में और आगे बढ़े। उनकी परिकल्पना के अनुसार, एक ब्लैक होल के वाष्पीकरण से एक "सूखा अवशेष" बनता है - एक मैक्सिमोन। मार्कोव ने ऐसी संरचनाओं को प्राथमिक ब्लैक होल कहा। यह सिद्धांत किस हद तक वास्तविकता से मेल खाता है यह अभी भी एक खुला प्रश्न है। किसी भी मामले में, सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत पर आधारित ब्लैक होल के कुछ मॉडलों में मार्कोव मैक्सिमन्स के एनालॉग्स को पुनर्जीवित किया गया है।

अंतरिक्ष की गहराई

ब्लैक होल भौतिकी के नियमों द्वारा निषिद्ध नहीं हैं, लेकिन क्या वे प्रकृति में मौजूद हैं? कम से कम एक ऐसी वस्तु की अंतरिक्ष में उपस्थिति के बिल्कुल सख्त सबूत अभी तक नहीं मिले हैं। हालांकि, यह अत्यधिक संभावना है कि कुछ बाइनरी सिस्टम में एक्स-रे स्रोत तारकीय मूल के ब्लैक होल हैं। यह विकिरण पड़ोसी छिद्र के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा एक साधारण तारे के वातावरण के चूषण के परिणामस्वरूप उत्पन्न होना चाहिए। घटना क्षितिज के लिए अपने आंदोलन के दौरान गैस अत्यधिक गर्म होती है और एक्स-रे क्वांटा उत्सर्जित करती है। कम से कम दो दर्जन एक्स-रे स्रोतों को अब ब्लैक होल की भूमिका के लिए उपयुक्त उम्मीदवार माना जाता है। इसके अलावा, तारकीय आंकड़े बताते हैं कि अकेले हमारी गैलेक्सी में तारकीय उत्पत्ति के लगभग दस मिलियन छेद हैं।

गैलेक्टिक नाभिक में पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण संघनन की प्रक्रिया में ब्लैक होल भी बन सकते हैं। इस प्रकार लाखों और अरबों सौर द्रव्यमान वाले विशाल छिद्र उत्पन्न होते हैं, जो सभी संभावना में, कई आकाशगंगाओं में पाए जाते हैं। जाहिरा तौर पर, मिल्की वे के केंद्र में, धूल के बादलों से आच्छादित, 3-4 मिलियन सौर द्रव्यमान के द्रव्यमान वाला एक छेद है।

स्टीफन हॉकिंग इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि मनमाने द्रव्यमान वाले ब्लैक होल बिग बैंग के तुरंत बाद पैदा हो सकते हैं, जिसने हमारे ब्रह्मांड को जन्म दिया। एक अरब टन तक वजन वाले प्राथमिक छेद पहले ही वाष्पित हो चुके हैं, लेकिन भारी वाले अभी भी अंतरिक्ष की गहराई में छिप सकते हैं और, निश्चित रूप से, गामा विकिरण की शक्तिशाली चमक के रूप में ब्रह्मांडीय आतिशबाजी स्थापित कर सकते हैं। हालांकि, अब तक इस तरह के विस्फोट कभी नहीं देखे गए हैं।

ब्लैक होल फैक्ट्री

क्या त्वरक में कणों को इतनी उच्च ऊर्जा में त्वरित करना संभव है कि उनकी टक्कर से ब्लैक होल पैदा हो जाए? पहली नज़र में, यह विचार बस पागल है - छेद का विस्फोट पृथ्वी पर सभी जीवन को नष्ट कर देगा। इसके अलावा, यह तकनीकी रूप से अक्षम्य है। यदि किसी छिद्र का न्यूनतम द्रव्यमान वास्तव में 22 माइक्रोग्राम है, तो ऊर्जा इकाइयों में यह 10 28 इलेक्ट्रॉन वोल्ट है। यह दहलीज दुनिया के सबसे शक्तिशाली त्वरक, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) से अधिक परिमाण के 15 ऑर्डर है, जिसे 2007 में सीईआरएन में लॉन्च किया जाएगा।

हालांकि, यह संभव है कि एक छेद के न्यूनतम द्रव्यमान का मानक अनुमान काफी अधिक अनुमानित हो। किसी भी मामले में, सुपरस्ट्रिंग के सिद्धांत को विकसित करने वाले भौतिकविदों का कहना है, जिसमें गुरुत्वाकर्षण का क्वांटम सिद्धांत शामिल है (हालांकि पूर्ण से बहुत दूर)। इस सिद्धांत के अनुसार अंतरिक्ष के कम से कम तीन आयाम नहीं होते, बल्कि कम से कम नौ होते हैं। हम अतिरिक्त आयामों पर ध्यान नहीं देते हैं, क्योंकि वे इतने छोटे पैमाने पर लूप किए जाते हैं कि हमारे उपकरण उन्हें नहीं समझते हैं। हालांकि, गुरुत्वाकर्षण सर्वव्यापी है, यह छिपे हुए आयामों में प्रवेश करता है। तीन आयामों में गुरुत्वाकर्षण बल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, और नौ आयामों में यह आठवीं शक्ति है। इसलिए, एक बहुआयामी दुनिया में, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता त्रि-आयामी की तुलना में घटती दूरी के साथ बहुत तेजी से बढ़ती है। इस मामले में, प्लैंक की लंबाई कई गुना बढ़ जाती है, और छेद का न्यूनतम द्रव्यमान तेजी से गिरता है।

स्ट्रिंग सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि केवल 10 -20 ग्राम के द्रव्यमान वाला एक ब्लैक होल नौ-आयामी अंतरिक्ष में पैदा हो सकता है। ज़र्न सुपरएक्सेलरेटर में त्वरित प्रोटॉन की गणना सापेक्षतावादी द्रव्यमान लगभग समान है। सबसे आशावादी परिदृश्य के अनुसार, वह हर सेकेंड में एक छेद बनाने में सक्षम होगा, जो लगभग 10-26 सेकेंड तक जीवित रहेगा। इसके वाष्पीकरण की प्रक्रिया में, सभी प्रकार के प्राथमिक कण पैदा होंगे, जिनका पंजीकरण करना आसान होगा। छेद के गायब होने से ऊर्जा की रिहाई होगी, जो कि एक माइक्रोग्राम पानी को एक डिग्री के हजारवें हिस्से में गर्म करने के लिए भी पर्याप्त नहीं है। इसलिए, उम्मीद है कि एलएचसी हानिरहित ब्लैक होल के कारखाने में बदल जाएगा। यदि ये मॉडल सही हैं तो नई पीढ़ी के ऑर्बिटल कॉस्मिक रे डिटेक्टर भी ऐसे छेदों का पता लगाने में सक्षम होंगे।

उपरोक्त सभी स्थिर ब्लैक होल पर लागू होते हैं। इस बीच, घूमने वाले छेद होते हैं जिनमें दिलचस्प गुणों का एक गुच्छा होता है। ब्लैक होल विकिरण के सैद्धांतिक विश्लेषण के परिणामों ने भी एन्ट्रापी की अवधारणा पर एक गंभीर पुनर्विचार किया, जो एक अलग चर्चा के योग्य भी है। इसके बारे में अगले अंक में।

ब्लैक होल के अस्तित्व की परिकल्पना सबसे पहले अंग्रेजी खगोलशास्त्री जे. मिशेल ने 1783 में प्रकाश के कणिका सिद्धांत और गुरुत्वाकर्षण के न्यूटनियन सिद्धांत के आधार पर सामने रखी थी। उस समय, हाइजेंस के तरंग सिद्धांत और उनके प्रसिद्ध तरंग सिद्धांत को बस भुला दिया गया था। लहर सिद्धांत को कुछ आदरणीय वैज्ञानिकों के समर्थन से मदद नहीं मिली, विशेष रूप से, प्रसिद्ध सेंट पीटर्सबर्ग शिक्षाविद एम.वी. लोमोनोसोव और एल। यूलर। माइकल को ब्लैक होल की अवधारणा के लिए तर्क का तर्क बहुत सरल है: यदि प्रकाश में चमकदार ईथर के कण-कोशिकाएं होती हैं, तो इन कणों को, अन्य निकायों की तरह, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से आकर्षण का अनुभव करना चाहिए। नतीजतन, तारा (या ग्रह) जितना अधिक विशाल होता है, उसकी ओर से कोषिकाओं की ओर आकर्षण उतना ही अधिक होता है और प्रकाश के लिए ऐसे शरीर की सतह को छोड़ना उतना ही कठिन होता है।

आगे के तर्क से पता चलता है कि प्रकृति में ऐसे विशाल तारे मौजूद हो सकते हैं, जिनके आकर्षण को अब दूर नहीं किया जा सकता है, और वे हमेशा बाहरी पर्यवेक्षक को काले दिखाई देंगे, हालांकि वे स्वयं सूर्य की तरह चमकदार चमक के साथ चमक सकते हैं। भौतिक रूप से इसका अर्थ है कि ऐसे तारे की सतह पर दूसरा ब्रह्मांडीय वेग प्रकाश की गति से कम नहीं होना चाहिए। मिशेल की गणना से पता चलता है कि प्रकाश एक तारे को कभी नहीं छोड़ेगा यदि इसकी त्रिज्या औसत सौर घनत्व 500 सौर है। ऐसे तारे को पहले से ही ब्लैक होल कहा जा सकता है।

13 साल बाद, फ्रांसीसी गणितज्ञ और खगोलशास्त्री पी.एस. लाप्लास ने, सबसे अधिक संभावना है, मिशेल से स्वतंत्र रूप से, ऐसी विदेशी वस्तुओं के अस्तित्व के बारे में एक समान परिकल्पना व्यक्त की। एक बोझिल गणना पद्धति का उपयोग करते हुए, लैपलेस ने किसी दिए गए घनत्व के लिए एक गोले की त्रिज्या का पता लगाया, जिसकी सतह पर परवलयिक वेग प्रकाश की गति के बराबर है। लैपलेस के अनुसार, प्रकाश के कण, गुरुत्वाकर्षण कण होने के कारण, प्रकाश उत्सर्जित करने वाले बड़े सितारों द्वारा विलंबित होना चाहिए, जिनका घनत्व पृथ्वी के बराबर होता है, और त्रिज्या सौर से 250 गुना अधिक होती है।

लाप्लास के इस सिद्धांत को 1796 और 1799 में प्रकाशित उनकी प्रसिद्ध पुस्तक "एक्सपोज़िशन ऑफ़ द सिस्टम ऑफ़ द वर्ल्ड" के पहले दो आजीवन संस्करणों में ही शामिल किया गया था। हां, शायद ऑस्ट्रियाई खगोलशास्त्री एफ.के. वॉन जैच भी लेपलेस के सिद्धांत में रुचि रखते थे, इसे 1798 में "प्रमेय का प्रमाण कि एक भारी शरीर के आकर्षण का बल इतना महान हो सकता है कि प्रकाश उसमें से बाहर नहीं निकल सकता" शीर्षक के तहत प्रकाशित हुआ।

इस बिंदु पर, ब्लैक होल के अध्ययन का इतिहास 100 से अधिक वर्षों से रुका हुआ है। ऐसा लगता है कि लाप्लास ने खुद चुपचाप इस तरह की असाधारण परिकल्पना को छोड़ दिया, क्योंकि उन्होंने इसे अपनी पुस्तक के अन्य सभी आजीवन संस्करणों से बाहर रखा, जो 1808, 1813 और 1824 में प्रकाशित हुए थे। शायद लाप्लास उन विशाल सितारों की लगभग शानदार परिकल्पना को दोहराना नहीं चाहता था जो अब प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करते हैं। शायद उन्हें अलग-अलग सितारों में प्रकाश के विपथन की भयावहता पर नए खगोलीय डेटा द्वारा रोक दिया गया था, जिसने उनके सिद्धांत के कुछ निष्कर्षों का खंडन किया था, जिसके आधार पर उन्होंने अपनी गणनाओं को आधार बनाया था। लेकिन सबसे संभावित कारण है कि हर कोई मिशेल-लाप्लास की रहस्यमय काल्पनिक वस्तुओं के बारे में भूल गया, प्रकाश के तरंग सिद्धांत की विजय है, जिसका विजयी जुलूस 19 वीं शताब्दी के पहले वर्षों से शुरू हुआ था।

इस विजय की शुरुआत 1801 में प्रकाशित अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी टी। जंग "द थ्योरी ऑफ लाइट एंड कलर" के बुकर व्याख्यान द्वारा रखी गई थी, जहां जंग ने न्यूटन और कणिका सिद्धांत के अन्य प्रसिद्ध समर्थकों (लाप्लास सहित) के विपरीत साहसपूर्वक काम किया। , प्रकाश के तरंग सिद्धांत के सार को रेखांकित करते हुए कहा कि उत्सर्जित प्रकाश में ल्यूमिनिफेरस ईथर की तरंग जैसी गति होती है। प्रकाश के ध्रुवीकरण की खोज से प्रेरित होकर, लैपलेस ने प्रकाश कणिकाओं पर क्रिस्टल अणुओं की दोहरी क्रिया के आधार पर क्रिस्टल में प्रकाश के दोहरे अपवर्तन के सिद्धांत का निर्माण करके कणिकाओं को "बचाना" शुरू किया। लेकिन भौतिकविदों के बाद के कार्य O.Zh। फ्रेस्नेल, एफ.डी. आरागॉन, जे. फ्रौनहोफर और अन्य ने कणिका सिद्धांत में कोई कसर नहीं छोड़ी, जिसे क्वांटा की खोज के बाद केवल एक सदी बाद ही गंभीरता से याद किया गया। उस समय प्रकाश के तरंग सिद्धांत के ढांचे में ब्लैक होल के बारे में सभी तर्क हास्यास्पद लगते थे।

ब्लैक होल को प्रकाश के कणिका सिद्धांत के "पुनर्वास" के तुरंत बाद याद नहीं किया गया, जब उन्होंने क्वांटा (1900) और फोटॉन (1905) की परिकल्पना के लिए एक नए गुणात्मक स्तर पर इसके बारे में बात करना शुरू किया। 1916 में सामान्य सापेक्षता के निर्माण के बाद ही दूसरी बार ब्लैक होल की खोज की गई, जब जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और खगोलशास्त्री के। श्वार्जस्चिल्ड ने आइंस्टीन के समीकरणों के प्रकाशन के कुछ महीनों बाद, घुमावदार अंतरिक्ष-समय की संरचना की जांच के लिए उनका इस्तेमाल किया। सूर्य के आसपास के क्षेत्र में। नतीजतन, उन्होंने ब्लैक होल की घटना को फिर से खोजा, लेकिन गहरे स्तर पर।

ब्लैक होल की अंतिम सैद्धांतिक खोज 1939 में हुई, जब ओपेनहाइमर और स्नाइडर ने ढहते धूल के बादल से ब्लैक होल के निर्माण का वर्णन करने में आइंस्टीन के समीकरणों का पहला स्पष्ट समाधान किया। शब्द "ब्लैक होल" को पहली बार 1968 में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जे। व्हीलर द्वारा विज्ञान में पेश किया गया था, जो कि सामान्य सापेक्षता, ब्रह्मांड विज्ञान और खगोल भौतिकी में रुचि के तेजी से पुनरुद्धार के वर्षों के दौरान, अतिरिक्त-वायुमंडलीय (विशेष रूप से) की उपलब्धियों के कारण हुआ था। , एक्स-रे) खगोल विज्ञान, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की खोज, पल्सर और क्वासर।

अंतरिक्ष अन्वेषण के बारे में लोकप्रिय विज्ञान फिल्में बनाने में अपेक्षाकृत हालिया वृद्धि के कारण, आधुनिक दर्शक ने विलक्षणता, या ब्लैक होल जैसी घटनाओं के बारे में बहुत कुछ सुना है। हालांकि, फिल्में स्पष्ट रूप से इन घटनाओं की पूर्ण प्रकृति को प्रकट नहीं करती हैं, और कभी-कभी अधिक प्रभाव के लिए निर्मित वैज्ञानिक सिद्धांतों को विकृत भी करती हैं। इस कारण से, इन घटनाओं के बारे में कई आधुनिक लोगों का विचार या तो पूरी तरह से सतही है या पूरी तरह से गलत है। जो समस्या उत्पन्न हुई है उसका एक समाधान यह लेख है, जिसमें हम मौजूदा शोध परिणामों को समझने की कोशिश करेंगे और प्रश्न का उत्तर देंगे - ब्लैक होल क्या है?

1784 में, अंग्रेजी पुजारी और प्रकृतिवादी जॉन मिशेल ने पहली बार रॉयल सोसाइटी को एक पत्र में एक काल्पनिक विशाल शरीर का उल्लेख किया जिसमें इतना मजबूत गुरुत्वाकर्षण आकर्षण है कि इसके लिए दूसरा ब्रह्मांडीय वेग प्रकाश की गति से अधिक होगा। दूसरा ब्रह्मांडीय वेग वह गति है जो एक अपेक्षाकृत छोटी वस्तु को एक खगोलीय पिंड के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव को दूर करने और इस पिंड के चारों ओर बंद कक्षा को छोड़ने की आवश्यकता होगी। उनकी गणना के अनुसार, सूर्य के घनत्व और 500 सौर त्रिज्या वाले एक पिंड की सतह पर प्रकाश की गति के बराबर एक दूसरा ब्रह्मांडीय वेग होगा। इस मामले में, प्रकाश भी ऐसे शरीर की सतह को नहीं छोड़ेगा, और इसलिए यह शरीर केवल आने वाली रोशनी को अवशोषित करेगा और पर्यवेक्षक के लिए अदृश्य रहेगा - अंधेरे स्थान की पृष्ठभूमि के खिलाफ एक प्रकार का काला धब्बा।

हालांकि, मिशेल द्वारा प्रस्तावित एक सुपरमैसिव बॉडी की अवधारणा ने आइंस्टीन के काम तक ज्यादा दिलचस्पी नहीं दिखाई। याद रखें कि बाद वाले ने प्रकाश की गति को सूचना हस्तांतरण की सीमित गति के रूप में परिभाषित किया। इसके अलावा, आइंस्टीन ने प्रकाश की गति () के करीब गति के लिए गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत का विस्तार किया। नतीजतन, न्यूटन के सिद्धांत को ब्लैक होल पर लागू करना प्रासंगिक नहीं रह गया था।

आइंस्टीन का समीकरण

ब्लैक होल में सामान्य सापेक्षता लागू करने और आइंस्टीन के समीकरणों को हल करने के परिणामस्वरूप, ब्लैक होल के मुख्य पैरामीटर सामने आए, जिनमें से केवल तीन हैं: द्रव्यमान, विद्युत आवेश और कोणीय गति। यह भारतीय खगोल भौतिकीविद् सुब्रमण्यम चंद्रशेखर के महत्वपूर्ण योगदान पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जिन्होंने एक मौलिक मोनोग्राफ बनाया: "ब्लैक होल्स का गणितीय सिद्धांत"।

इस प्रकार, आइंस्टीन समीकरणों के समाधान को चार संभावित प्रकार के ब्लैक होल के लिए चार विकल्पों द्वारा दर्शाया गया है:

• ब्लैक होल बिना रोटेशन और बिना चार्ज के - श्वार्जस्चिल्ड का समाधान। आइंस्टीन के समीकरणों का उपयोग करते हुए ब्लैक होल (1916) के पहले विवरणों में से एक, लेकिन शरीर के तीन मापदंडों में से दो को ध्यान में रखे बिना। जर्मन भौतिक विज्ञानी कार्ल श्वार्जस्चिल्ड का समाधान आपको एक गोलाकार विशाल पिंड के बाहरी गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की गणना करने की अनुमति देता है। जर्मन वैज्ञानिक की ब्लैक होल की अवधारणा की एक विशेषता एक घटना क्षितिज की उपस्थिति और उसके पीछे एक है। श्वार्जस्चिल्ड ने सबसे पहले गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या की गणना की, जिसे उसका नाम मिला, जो उस क्षेत्र की त्रिज्या को निर्धारित करता है जिस पर किसी दिए गए द्रव्यमान वाले शरीर के लिए घटना क्षितिज स्थित होगा।
• एक चार्ज के साथ रोटेशन के बिना एक ब्लैक होल - रीस्नर-नॉर्डस्ट्रॉम समाधान। एक ब्लैक होल के संभावित विद्युत आवेश को ध्यान में रखते हुए, 1916-1918 में एक समाधान सामने रखा गया। यह चार्ज मनमाने ढंग से बड़ा नहीं हो सकता है और परिणामी विद्युत प्रतिकर्षण के कारण सीमित है। उत्तरार्द्ध को गुरुत्वाकर्षण आकर्षण द्वारा मुआवजा दिया जाना चाहिए।
• घूर्णन और बिना आवेश वाला एक ब्लैक होल - केर का समाधान (1963)। एक घूर्णन केर ब्लैक होल तथाकथित एर्गोस्फीयर की उपस्थिति से एक स्थिर से भिन्न होता है (इसके बारे में और ब्लैक होल के अन्य घटकों के बारे में और पढ़ें)।
• BH रोटेशन और चार्ज के साथ - केर-न्यूमैन सॉल्यूशन। इस समाधान की गणना 1965 में की गई थी और यह वर्तमान में सबसे पूर्ण है, क्योंकि यह सभी तीन बीएच मापदंडों को ध्यान में रखता है। हालांकि, यह अभी भी माना जाता है कि प्रकृति में ब्लैक होल का एक नगण्य चार्ज होता है।

ब्लैक होल का बनना

ब्लैक होल कैसे बनता है और कैसे प्रकट होता है, इसके बारे में कई सिद्धांत हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध गुरुत्वाकर्षण पतन के परिणामस्वरूप पर्याप्त द्रव्यमान वाले तारे का उदय है। इस तरह का संपीड़न तीन से अधिक सौर द्रव्यमान वाले तारों के विकास को समाप्त कर सकता है। ऐसे तारों के अंदर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं पूरी होने पर, वे तेजी से एक सुपरडेंस में सिकुड़ने लगते हैं। यदि न्यूट्रॉन तारे की गैस का दबाव गुरुत्वाकर्षण बलों की भरपाई नहीं कर सकता है, अर्थात तारे का द्रव्यमान तथाकथित से अधिक हो जाता है। ओपेनहाइमर-वोल्कोव सीमा, फिर पतन जारी है, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ ब्लैक होल में संकुचित हो जाता है।

ब्लैक होल के जन्म का वर्णन करने वाला दूसरा परिदृश्य प्रोटोगैलेक्टिक गैस का संपीड़न है, जो कि इंटरस्टेलर गैस है जो आकाशगंगा या किसी प्रकार के क्लस्टर में परिवर्तन के चरण में है। समान गुरुत्वाकर्षण बलों की भरपाई के लिए अपर्याप्त आंतरिक दबाव के मामले में, एक ब्लैक होल उत्पन्न हो सकता है।

दो अन्य परिदृश्य काल्पनिक बने हुए हैं:

• परिणामस्वरूप ब्लैक होल की घटना - तथाकथित। आदिम ब्लैक होल।
• उच्च ऊर्जाओं पर परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप घटना। ऐसी प्रतिक्रियाओं का एक उदाहरण कोलाइडर पर प्रयोग है।

ब्लैक होल की संरचना और भौतिकी

श्वार्जस्चिल्ड के अनुसार ब्लैक होल की संरचना में केवल दो तत्व शामिल हैं जिनका उल्लेख पहले किया गया था: एक ब्लैक होल की विलक्षणता और घटना क्षितिज। विलक्षणता के बारे में संक्षेप में बोलते हुए, यह ध्यान दिया जा सकता है कि इसके माध्यम से एक सीधी रेखा खींचना असंभव है, और यह भी कि अधिकांश मौजूदा भौतिक सिद्धांत इसके अंदर काम नहीं करते हैं। इस प्रकार, विलक्षणता का भौतिकी आज भी वैज्ञानिकों के लिए एक रहस्य बना हुआ है। ब्लैक होल - यह एक प्रकार की सीमा है, जिसे पार करते हुए, एक भौतिक वस्तु अपने से आगे वापस लौटने की क्षमता खो देती है और एक ब्लैक होल की विलक्षणता में स्पष्ट रूप से "गिर" जाती है।

केर विलयन के मामले में, अर्थात् BH रोटेशन की उपस्थिति में, ब्लैक होल की संरचना कुछ अधिक जटिल हो जाती है। केर के समाधान का तात्पर्य है कि छेद में एक एर्गोस्फीयर है। एर्गोस्फीयर - घटना क्षितिज के बाहर स्थित एक निश्चित क्षेत्र, जिसके अंदर सभी पिंड ब्लैक होल के घूमने की दिशा में चलते हैं। यह क्षेत्र अभी तक रोमांचक नहीं है और घटना क्षितिज के विपरीत इसे छोड़ना संभव है। एर्गोस्फीयर शायद एक अभिवृद्धि डिस्क का एक प्रकार का एनालॉग है, जो बड़े पैमाने पर पिंडों के चारों ओर घूमने वाले पदार्थ का प्रतिनिधित्व करता है। यदि एक स्थिर श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल को एक ब्लैक गोले के रूप में दर्शाया जाता है, तो केरी ब्लैक होल, एक एर्गोस्फीयर की उपस्थिति के कारण, एक चपटा दीर्घवृत्त का आकार होता है, जिसके रूप में हम अक्सर चित्रों में ब्लैक होल देखते थे, पुराने में फिल्में या वीडियो गेम।

• ब्लैक होल का वजन कितना होता है? - एक ब्लैक होल की उपस्थिति पर सबसे बड़ी सैद्धांतिक सामग्री एक तारे के पतन के परिणामस्वरूप इसके प्रकट होने के परिदृश्य के लिए उपलब्ध है। इस मामले में, न्यूट्रॉन स्टार का अधिकतम द्रव्यमान और ब्लैक होल का न्यूनतम द्रव्यमान ओपेनहाइमर-वोल्कोव सीमा द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसके अनुसार बीएच द्रव्यमान की निचली सीमा 2.5 - 3 सौर द्रव्यमान होती है। अब तक खोजा गया सबसे भारी ब्लैक होल (एनजीसी 4889 आकाशगंगा में) का द्रव्यमान 21 अरब सौर द्रव्यमान है। हालांकि, किसी को ब्लैक होल के बारे में नहीं भूलना चाहिए, जो उच्च ऊर्जाओं पर परमाणु प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होता है, जैसे कि कोलाइडर पर। ऐसे क्वांटम ब्लैक होल का द्रव्यमान, दूसरे शब्दों में "प्लैंक ब्लैक होल" के क्रम का है, अर्थात् 2 10 -5 ग्राम।
• ब्लैक होल का आकार। न्यूनतम बीएच त्रिज्या की गणना न्यूनतम द्रव्यमान (2.5 - 3 सौर द्रव्यमान) से की जा सकती है। यदि सूर्य का गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या, यानी घटना क्षितिज वाला क्षेत्र लगभग 2.95 किमी है, तो 3 सौर द्रव्यमान वाले BH की न्यूनतम त्रिज्या लगभग नौ किलोमीटर होगी। इस तरह के अपेक्षाकृत छोटे आकार बड़े पैमाने पर वस्तुओं की बात करते समय सिर में फिट नहीं होते हैं जो चारों ओर सब कुछ आकर्षित करते हैं। हालांकि, क्वांटम ब्लैक होल के लिए, त्रिज्या -10 −35 मीटर है।
• एक ब्लैक होल का औसत घनत्व दो मापदंडों पर निर्भर करता है: द्रव्यमान और त्रिज्या। लगभग तीन सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल का घनत्व लगभग 6 10 26 किग्रा/वर्ग मीटर है, जबकि पानी का घनत्व 1000 किग्रा/वर्ग मीटर है। हालांकि, वैज्ञानिकों को इतने छोटे ब्लैक होल नहीं मिले हैं। अधिकांश ज्ञात बीएच में 105 सौर द्रव्यमान से अधिक द्रव्यमान होते हैं। एक दिलचस्प पैटर्न है जिसके अनुसार ब्लैक होल जितना अधिक विशाल होगा, उसका घनत्व उतना ही कम होगा। इस मामले में, परिमाण के 11 आदेशों के द्रव्यमान में परिवर्तन परिमाण के 22 आदेशों द्वारा घनत्व में परिवर्तन पर जोर देता है। इस प्रकार, 1 ·10 9 सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल का घनत्व 18.5 किग्रा/वर्ग मीटर है, जो सोने के घनत्व से एक कम है। और 10 10 से अधिक सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल का औसत घनत्व हवा के घनत्व से कम हो सकता है। इन गणनाओं के आधार पर, यह मान लेना तर्कसंगत है कि ब्लैक होल का निर्माण पदार्थ के संपीड़न के कारण नहीं होता है, बल्कि एक निश्चित मात्रा में बड़ी मात्रा में पदार्थ के संचय के परिणामस्वरूप होता है। क्वांटम ब्लैक होल के मामले में, उनका घनत्व लगभग 10 94 किग्रा/वर्ग मीटर हो सकता है।
• ब्लैक होल का तापमान भी उसके द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है। इस तापमान का सीधा संबंध है। इस विकिरण का स्पेक्ट्रम पूरी तरह से काले शरीर के स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाता है, यानी एक ऐसा शरीर जो सभी घटना विकिरण को अवशोषित करता है। एक ब्लैक बॉडी का विकिरण स्पेक्ट्रम केवल उसके तापमान पर निर्भर करता है, फिर एक ब्लैक होल का तापमान हॉकिंग विकिरण स्पेक्ट्रम से निर्धारित किया जा सकता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह विकिरण जितना अधिक शक्तिशाली होता है, ब्लैक होल उतना ही छोटा होता है। उसी समय, हॉकिंग विकिरण काल्पनिक बना हुआ है, क्योंकि यह अभी तक खगोलविदों द्वारा नहीं देखा गया है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि यदि हॉकिंग विकिरण मौजूद है, तो देखे गए बीएच का तापमान इतना कम है कि यह किसी को संकेतित विकिरण का पता लगाने की अनुमति नहीं देता है। गणना के अनुसार, सूर्य के द्रव्यमान के क्रम में द्रव्यमान वाले छेद का तापमान भी नगण्य रूप से छोटा होता है (1 ·10 -7 K या -272°C)। क्वांटम ब्लैक होल का तापमान लगभग 10 12 के तक पहुंच सकता है, और उनके तेजी से वाष्पीकरण (लगभग 1.5 मिनट) के साथ, ऐसे बीएच दस मिलियन परमाणु बमों के क्रम की ऊर्जा का उत्सर्जन कर सकते हैं। लेकिन, सौभाग्य से, इस तरह की काल्पनिक वस्तुओं के निर्माण के लिए लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में आज की तुलना में 10 14 गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, खगोलविदों द्वारा ऐसी घटनाएं कभी नहीं देखी गई हैं।

सीएचडी किससे बना होता है?

एक और सवाल वैज्ञानिकों और उन दोनों को चिंतित करता है जो केवल खगोल भौतिकी के शौकीन हैं - ब्लैक होल में क्या होता है? इस प्रश्न का एक भी उत्तर नहीं है, क्योंकि किसी भी ब्लैक होल के आसपास के घटना क्षितिज से परे देखना संभव नहीं है। इसके अलावा, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ब्लैक होल के सैद्धांतिक मॉडल इसके केवल 3 घटकों के लिए प्रदान करते हैं: एर्गोस्फीयर, घटना क्षितिज, और विलक्षणता। यह मान लेना तर्कसंगत है कि एर्गोस्फीयर में केवल वे वस्तुएं हैं जो ब्लैक होल द्वारा आकर्षित की गई थीं, और जो अब इसके चारों ओर घूमती हैं - विभिन्न प्रकार के ब्रह्मांडीय पिंड और ब्रह्मांडीय गैस। घटना क्षितिज सिर्फ एक पतली अंतर्निहित सीमा है, जिसके एक बार आगे, वही ब्रह्मांडीय पिंड ब्लैक होल के अंतिम मुख्य घटक - विलक्षणता की ओर अपरिवर्तनीय रूप से आकर्षित होते हैं। विलक्षणता की प्रकृति का आज अध्ययन नहीं किया गया है, और इसकी रचना के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी।

कुछ मान्यताओं के अनुसार, ब्लैक होल में न्यूट्रॉन हो सकते हैं। यदि हम किसी तारे के न्यूट्रॉन तारे से उसके बाद के संपीडन के परिणामस्वरूप एक ब्लैक होल की घटना के परिदृश्य का अनुसरण करते हैं, तो, संभवतः, ब्लैक होल के मुख्य भाग में न्यूट्रॉन होते हैं, जिनमें से न्यूट्रॉन तारा होता है स्वयं होते हैं। सरल शब्दों में: जब कोई तारा ढह जाता है, तो उसके परमाणु इस तरह संकुचित हो जाते हैं कि इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन के साथ जुड़ जाते हैं, जिससे न्यूट्रॉन बनते हैं। ऐसी प्रतिक्रिया वास्तव में प्रकृति में होती है, न्यूट्रॉन के निर्माण के साथ, न्यूट्रिनो उत्सर्जन होता है। हालाँकि, ये सिर्फ अनुमान हैं।

यदि आप ब्लैक होल में गिर जाते हैं तो क्या होता है?

एस्ट्रोफिजिकल ब्लैक होल में गिरने से शरीर में खिंचाव आता है। एक काल्पनिक आत्मघाती अंतरिक्ष यात्री पर विचार करें जो एक स्पेस सूट के अलावा कुछ भी नहीं पहने हुए ब्लैक होल में जा रहा है, पहले पैर। घटना क्षितिज को पार करते हुए, अंतरिक्ष यात्री को कोई बदलाव नहीं दिखाई देगा, इस तथ्य के बावजूद कि उसके पास अब वापस जाने का अवसर नहीं है। किसी बिंदु पर, अंतरिक्ष यात्री उस बिंदु पर पहुंच जाएगा (घटना क्षितिज से थोड़ा पीछे) जहां उसके शरीर की विकृति होने लगेगी। चूंकि एक ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र असमान है और केंद्र की ओर बढ़ते हुए बल प्रवणता द्वारा दर्शाया गया है, उदाहरण के लिए, सिर की तुलना में अंतरिक्ष यात्री के पैरों को अधिक गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के अधीन किया जाएगा। फिर, गुरुत्वाकर्षण के कारण, या बल्कि, ज्वारीय ताकतों के कारण, पैर तेजी से "गिरेंगे"। इस प्रकार, शरीर धीरे-धीरे लंबाई में खिंचाव करना शुरू कर देता है। इस घटना का वर्णन करने के लिए, खगोल भौतिकीविद एक रचनात्मक शब्द - स्पेगेटीफिकेशन के साथ आए हैं। शरीर को और अधिक खींचने से संभवतः यह परमाणुओं में विघटित हो जाएगा, जो देर-सबेर एक विलक्षणता तक पहुंच जाएगा। इस स्थिति में व्यक्ति क्या महसूस करेगा, इसका केवल अंदाजा ही लगाया जा सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि शरीर में खिंचाव का प्रभाव ब्लैक होल के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है। यही है, यदि तीन सूर्यों के द्रव्यमान वाला एक BH तुरंत शरीर को फैलाता / तोड़ता है, तो सुपरमैसिव ब्लैक होल में कम ज्वारीय बल होंगे और, ऐसे सुझाव हैं कि कुछ भौतिक सामग्री अपनी संरचना को खोए बिना इस तरह के विरूपण को "सहन" कर सकती है।

जैसा कि आप जानते हैं, विशाल वस्तुओं के पास, समय अधिक धीरे-धीरे बहता है, जिसका अर्थ है कि एक आत्मघाती अंतरिक्ष यात्री के लिए समय पृथ्वीवासियों की तुलना में बहुत अधिक धीरे-धीरे बहेगा। उस स्थिति में, शायद वह न केवल अपने दोस्तों को, बल्कि पृथ्वी को भी जीवित रखेगा। एक अंतरिक्ष यात्री के लिए कितना समय धीमा होगा, यह निर्धारित करने के लिए गणना की आवश्यकता होगी, हालांकि, ऊपर से, यह माना जा सकता है कि अंतरिक्ष यात्री बहुत धीरे-धीरे ब्लैक होल में गिरेगा और उस क्षण को देखने के लिए जीवित नहीं रह सकता है जब उसका शरीर शुरू होता है विकृत करना।

यह उल्लेखनीय है कि बाहर के एक पर्यवेक्षक के लिए, घटना क्षितिज तक बहने वाले सभी शरीर इस क्षितिज के किनारे पर तब तक रहेंगे जब तक उनकी छवि गायब नहीं हो जाती। इस घटना का कारण गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट है। कुछ हद तक सरल करते हुए, हम कह सकते हैं कि घटना क्षितिज पर "जमे हुए" एक आत्मघाती अंतरिक्ष यात्री के शरीर पर पड़ने वाला प्रकाश इसके धीमे समय के कारण इसकी आवृत्ति को बदल देगा। जैसे-जैसे समय धीरे-धीरे बीतता जाएगा, प्रकाश की आवृत्ति कम होती जाएगी और तरंगदैर्घ्य बढ़ता जाएगा। इस घटना के परिणामस्वरूप, आउटपुट पर, यानी बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, प्रकाश धीरे-धीरे कम-आवृत्ति - लाल की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। स्पेक्ट्रम के साथ प्रकाश का एक बदलाव होगा, क्योंकि आत्मघाती अंतरिक्ष यात्री पर्यवेक्षक से आगे और आगे दूर हो जाता है, यद्यपि लगभग अगोचर रूप से, और उसका समय अधिक से अधिक धीरे-धीरे बहता है। इस प्रकार, उसके शरीर द्वारा परावर्तित प्रकाश जल्द ही दृश्यमान स्पेक्ट्रम से परे चला जाएगा (छवि गायब हो जाएगी), और भविष्य में अंतरिक्ष यात्री के शरीर को केवल अवरक्त क्षेत्र में, बाद में रेडियो आवृत्ति क्षेत्र में और इसके परिणामस्वरूप पाया जा सकता है, विकिरण पूरी तरह से मायावी होगा।

ऊपर जो लिखा गया है, उसके बावजूद, यह माना जाता है कि बहुत बड़े सुपरमैसिव ब्लैक होल में, ज्वारीय बल दूरी के साथ इतना नहीं बदलते हैं और गिरते हुए पिंड पर लगभग समान रूप से कार्य करते हैं। ऐसे में गिरने वाला अंतरिक्ष यान अपनी संरचना को बरकरार रखेगा। एक वाजिब सवाल उठता है - ब्लैक होल कहाँ ले जाता है? वर्महोल और ब्लैक होल जैसी दो घटनाओं को जोड़कर इस सवाल का जवाब कुछ वैज्ञानिकों के काम से दिया जा सकता है।

1935 में वापस, अल्बर्ट आइंस्टीन और नाथन रोसेन ने, तथाकथित वर्महोल के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना को सामने रखा, जो बाद के महत्वपूर्ण वक्रता वाले स्थानों में अंतरिक्ष-समय के दो बिंदुओं को जोड़ता है - आइंस्टीन-रोसेन पुल या वर्महोल। अंतरिक्ष की इतनी शक्तिशाली वक्रता के लिए, एक विशाल द्रव्यमान वाले पिंडों की आवश्यकता होगी, जिसकी भूमिका ब्लैक होल पूरी तरह से सामना करेगी।

आइंस्टीन-रोसेन ब्रिज को एक अभेद्य वर्महोल माना जाता है, क्योंकि यह छोटा और अस्थिर है।

ब्लैक एंड व्हाइट होल के सिद्धांत के भीतर एक ट्रैवर्सेबल वर्महोल संभव है। जहां व्हाइट होल ब्लैक होल में गिरने वाली सूचना का आउटपुट है। व्हाइट होल को सामान्य सापेक्षता के ढांचे में वर्णित किया गया है, लेकिन आज यह काल्पनिक बना हुआ है और इसकी खोज नहीं की गई है। वर्महोल का एक अन्य मॉडल अमेरिकी वैज्ञानिकों किप थॉर्न और उनके स्नातक छात्र माइक मॉरिस द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जो कि प्रचलित हो सकता है। हालांकि, जैसा कि मॉरिस-थॉर्न वर्महोल के मामले में होता है, वैसे ही ब्लैक एंड व्हाइट होल के मामले में, यात्रा की संभावना के लिए तथाकथित विदेशी पदार्थ के अस्तित्व की आवश्यकता होती है, जिसमें नकारात्मक ऊर्जा होती है और यह काल्पनिक भी रहता है।

ब्रह्मांड में ब्लैक होल

ब्लैक होल के अस्तित्व की अपेक्षाकृत हाल ही में (सितंबर 2015) पुष्टि की गई थी, लेकिन उस समय से पहले ब्लैक होल की प्रकृति पर बहुत सारी सैद्धांतिक सामग्री थी, साथ ही ब्लैक होल की भूमिका के लिए कई उम्मीदवार वस्तुएं थीं। सबसे पहले, किसी को ब्लैक होल के आयामों को ध्यान में रखना चाहिए, क्योंकि घटना की प्रकृति उन पर निर्भर करती है:

• तारकीय द्रव्यमान ब्लैक होल. ऐसी वस्तुएं किसी तारे के ढहने के परिणामस्वरूप बनती हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऐसे ब्लैक होल को बनाने में सक्षम पिंड का न्यूनतम द्रव्यमान 2.5 - 3 सौर द्रव्यमान है।
• इंटरमीडिएट मास ब्लैक होल. एक सशर्त मध्यवर्ती प्रकार के ब्लैक होल जो आस-पास की वस्तुओं के अवशोषण के कारण बढ़े हैं, जैसे कि गैस संचय, एक पड़ोसी तारा (दो सितारों की प्रणालियों में) और अन्य ब्रह्मांडीय पिंड।
• अत्यधिक द्रव्यमान वाला काला सुरंग. 10 5 -10 10 सौर द्रव्यमान वाली कॉम्पैक्ट वस्तुएं। ऐसे BH के विशिष्ट गुण विरोधाभासी रूप से कम घनत्व के साथ-साथ कमजोर ज्वारीय बल हैं, जिनकी चर्चा पहले की गई थी। यह हमारी मिल्की वे आकाशगंगा (धनु A*, Sgr A*) के साथ-साथ अधिकांश अन्य आकाशगंगाओं के केंद्र में स्थित यह सुपरमैसिव ब्लैक होल है।

सीएचडी . के लिए उम्मीदवार

निकटतम ब्लैक होल, या ब्लैक होल की भूमिका के लिए एक उम्मीदवार, एक वस्तु (V616 यूनिकॉर्न) है, जो सूर्य से (हमारी आकाशगंगा में) 3000 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है। इसमें दो घटक होते हैं: आधा सौर द्रव्यमान वाला एक तारा, साथ ही एक अदृश्य छोटा पिंड, जिसका द्रव्यमान 3 - 5 सौर द्रव्यमान होता है। यदि यह पिंड तारकीय द्रव्यमान का एक छोटा ब्लैक होल निकला, तो दाईं ओर से यह निकटतम ब्लैक होल होगा।

इस वस्तु के बाद, दूसरा निकटतम ब्लैक होल Cyg X-1 (Cyg X-1) है, जो ब्लैक होल की भूमिका के लिए पहला उम्मीदवार था। इसकी दूरी लगभग 6070 प्रकाश वर्ष है। काफी अच्छी तरह से अध्ययन किया गया: इसका द्रव्यमान 14.8 सौर द्रव्यमान और लगभग 26 किमी की घटना क्षितिज त्रिज्या है।

कुछ स्रोतों के अनुसार, ब्लैक होल की भूमिका के लिए एक और निकटतम उम्मीदवार स्टार सिस्टम V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) में एक पिंड हो सकता है, जो 1999 में अनुमान के अनुसार 1600 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित था। हालांकि, बाद के अध्ययनों ने इस दूरी को कम से कम 15 गुना बढ़ा दिया।

हमारी आकाशगंगा में कितने ब्लैक होल हैं?

इस प्रश्न का कोई सटीक उत्तर नहीं है, क्योंकि उनका निरीक्षण करना काफी कठिन है, और आकाश के पूरे अध्ययन के दौरान, वैज्ञानिकों ने आकाशगंगा के भीतर लगभग एक दर्जन ब्लैक होल का पता लगाने में कामयाबी हासिल की। गणना में शामिल हुए बिना, हम ध्यान दें कि हमारी आकाशगंगा में लगभग 100 - 400 अरब तारे हैं, और लगभग हर हजारवें तारे में ब्लैक होल बनाने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान है। यह संभावना है कि आकाशगंगा के अस्तित्व के दौरान लाखों ब्लैक होल बने होंगे। चूंकि विशाल ब्लैक होल को पंजीकृत करना आसान है, इसलिए यह मान लेना तर्कसंगत है कि हमारी आकाशगंगा में अधिकांश ब्लैक होल सुपरमैसिव नहीं हैं। उल्लेखनीय है कि 2005 में नासा का शोध आकाशगंगा के केंद्र की परिक्रमा करते हुए ब्लैक होल (10-20 हजार) के एक पूरे झुंड की उपस्थिति का सुझाव देता है। इसके अलावा, 2016 में, जापानी खगोल भौतिकीविदों ने वस्तु * के पास एक विशाल उपग्रह की खोज की - एक ब्लैक होल, आकाशगंगा का मूल। इस पिंड की छोटी त्रिज्या (0.15 प्रकाश वर्ष) के साथ-साथ इसके विशाल द्रव्यमान (100,000 सौर द्रव्यमान) के कारण, वैज्ञानिकों का सुझाव है कि यह वस्तु एक सुपरमैसिव ब्लैक होल भी है।

हमारी आकाशगंगा का मूल, आकाशगंगा का ब्लैक होल (धनु ए *, एसजीआर ए * या धनु ए *) सुपरमैसिव है और इसका द्रव्यमान 4.31 10 6 सौर द्रव्यमान है, और 0.00071 प्रकाश वर्ष (6.25 प्रकाश घंटे) का त्रिज्या है। या 6.75 बिलियन किमी)। धनु A* का तापमान इसके चारों ओर के गुच्छों सहित लगभग 1 10 7 K होता है।

सबसे बड़ा ब्लैक होल

ब्रह्मांड में सबसे बड़ा ब्लैक होल जिसका वैज्ञानिकों ने पता लगाया है, एक सुपरमैसिव ब्लैक होल, FSRQ ब्लेज़र, आकाशगंगा S5 0014+81 के केंद्र में, पृथ्वी से 1.2 · 10 10 प्रकाश-वर्ष की दूरी पर है। अवलोकन के प्रारंभिक परिणामों के अनुसार, स्विफ्ट अंतरिक्ष वेधशाला का उपयोग करते हुए, ब्लैक होल का द्रव्यमान 40 बिलियन (40 10 9) सौर द्रव्यमान था, और ऐसे छेद का श्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या 118.35 बिलियन किलोमीटर (0.013 प्रकाश वर्ष) था। इसके अलावा, गणना के अनुसार, यह 12.1 अरब साल पहले (बिग बैंग के 1.6 अरब साल बाद) पैदा हुआ था। यदि यह विशालकाय ब्लैक होल अपने आस-पास के पदार्थ को अवशोषित नहीं करता है, तो यह ब्लैक होल के युग को देखने के लिए जीवित रहेगा - ब्रह्मांड के विकास में युगों में से एक, जिसके दौरान ब्लैक होल इसमें हावी रहेंगे। यदि आकाशगंगा S5 0014+81 का कोर बढ़ता रहता है, तो यह ब्रह्मांड में मौजूद अंतिम ब्लैक होल में से एक बन जाएगा।

अन्य दो ज्ञात ब्लैक होल, हालांकि नामित नहीं हैं, ब्लैक होल के अध्ययन के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि उन्होंने प्रयोगात्मक रूप से अपने अस्तित्व की पुष्टि की, और गुरुत्वाकर्षण के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण परिणाम भी दिए। हम बात कर रहे हैं घटना GW150914 की, जिसे दो ब्लैक होल का एक में टकराना कहा जाता है। इस घटना को पंजीकृत करने की अनुमति दी।

ब्लैक होल का पता लगाना

ब्लैक होल का पता लगाने के तरीकों पर विचार करने से पहले, इस प्रश्न का उत्तर देना चाहिए - ब्लैक होल ब्लैक क्यों है? - इसके उत्तर के लिए खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के गहन ज्ञान की आवश्यकता नहीं है। तथ्य यह है कि एक ब्लैक होल उस पर पड़ने वाले सभी विकिरणों को अवशोषित करता है और बिल्कुल भी विकिरण नहीं करता है, यदि आप काल्पनिक को ध्यान में नहीं रखते हैं। यदि हम इस घटना पर अधिक विस्तार से विचार करें, तो हम मान सकते हैं कि ब्लैक होल के अंदर ऐसी कोई प्रक्रिया नहीं है जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में ऊर्जा की रिहाई की ओर ले जाती है। फिर यदि ब्लैक होल विकिरण करता है, तो यह हॉकिंग स्पेक्ट्रम में है (जो एक गर्म, बिल्कुल काले शरीर के स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाता है)। हालांकि, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इस विकिरण का पता नहीं चला था, जो ब्लैक होल के पूरी तरह से कम तापमान का सुझाव देता है।

एक अन्य आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत कहता है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण घटना क्षितिज को छोड़ने में सक्षम नहीं है। यह सबसे अधिक संभावना है कि फोटॉन (प्रकाश कण) बड़े पैमाने पर वस्तुओं से आकर्षित नहीं होते हैं, क्योंकि सिद्धांत के अनुसार उनका स्वयं कोई द्रव्यमान नहीं होता है। हालांकि, ब्लैक होल अभी भी अंतरिक्ष-समय के विरूपण के माध्यम से प्रकाश के फोटॉन को "आकर्षित" करता है। यदि हम अंतरिक्ष में एक ब्लैक होल की कल्पना अंतरिक्ष-समय की चिकनी सतह पर एक प्रकार के अवसाद के रूप में करते हैं, तो ब्लैक होल के केंद्र से एक निश्चित दूरी होती है, जिसके निकट प्रकाश अब उससे दूर नहीं जा सकेगा। यानी मोटे तौर पर, प्रकाश "गड्ढे" में "गिरने" के लिए शुरू होता है, जिसमें "नीचे" भी नहीं होता है।

इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट के प्रभाव को देखते हुए, यह संभव है कि ब्लैक होल में प्रकाश अपनी आवृत्ति खो देता है, स्पेक्ट्रम के साथ कम आवृत्ति वाली लंबी-तरंग विकिरण के क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है, जब तक कि यह पूरी तरह से ऊर्जा खो नहीं देता।

तो, एक ब्लैक होल ब्लैक होता है और इसलिए अंतरिक्ष में इसका पता लगाना मुश्किल होता है।

पता लगाने के तरीके

उन तरीकों पर विचार करें जिनका उपयोग खगोलविद ब्लैक होल का पता लगाने के लिए करते हैं:

ऊपर वर्णित विधियों के अलावा, वैज्ञानिक अक्सर ब्लैक होल जैसी वस्तुओं को जोड़ते हैं। क्वासर ब्रह्मांडीय पिंडों और गैस के कुछ संचय हैं, जो ब्रह्मांड में सबसे चमकीले खगोलीय पिंडों में से हैं। चूंकि उनके पास अपेक्षाकृत छोटे आकार में ल्यूमिनेसिसेंस की उच्च तीव्रता है, इसलिए यह मानने का कारण है कि इन वस्तुओं का केंद्र एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है, जो आसपास के पदार्थ को अपनी ओर आकर्षित करता है। इतने शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के कारण, आकर्षित पदार्थ इतना गर्म होता है कि वह तीव्रता से विकिरण करता है। ऐसी वस्तुओं का पता लगाने की तुलना आमतौर पर ब्लैक होल के पता लगाने से की जाती है। कभी-कभी क्वासर गर्म प्लाज्मा के जेट को दो दिशाओं में विकीर्ण कर सकते हैं - सापेक्षतावादी जेट। ऐसे जेट (जेट) के उभरने के कारण पूरी तरह से स्पष्ट नहीं हैं, लेकिन वे संभवतः ब्लैक होल के चुंबकीय क्षेत्रों और अभिवृद्धि डिस्क की परस्पर क्रिया के कारण होते हैं, और प्रत्यक्ष ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित नहीं होते हैं।

M87 आकाशगंगा में एक जेट ब्लैक होल के केंद्र से टकरा रहा है

उपरोक्त को संक्षेप में, कोई कल्पना कर सकता है, करीब से: यह एक गोलाकार काली वस्तु है, जिसके चारों ओर अत्यधिक गर्म पदार्थ घूमता है, जिससे एक चमकदार अभिवृद्धि डिस्क बनती है।

ब्लैक होल का विलय और टकराना

खगोल भौतिकी में सबसे दिलचस्प घटनाओं में से एक ब्लैक होल की टक्कर है, जिससे ऐसे विशाल खगोलीय पिंडों का पता लगाना भी संभव हो जाता है। ऐसी प्रक्रियाएं न केवल खगोल भौतिकीविदों के लिए रुचिकर हैं, क्योंकि वे भौतिकविदों द्वारा खराब अध्ययन की गई घटनाओं के परिणामस्वरूप होती हैं। सबसे स्पष्ट उदाहरण GW150914 नामक पहले उल्लेखित घटना है, जब दो ब्लैक होल इतने करीब आ गए कि, पारस्परिक गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के परिणामस्वरूप, वे एक में विलीन हो गए। इस टक्कर का एक महत्वपूर्ण परिणाम गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उदय था।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों की परिभाषा के अनुसार, ये गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में परिवर्तन हैं जो बड़े पैमाने पर चलती वस्तुओं से तरंग की तरह फैलते हैं। जब दो ऐसी वस्तुएं एक दूसरे के पास आती हैं, तो वे गुरुत्वाकर्षण के एक सामान्य केंद्र के चारों ओर घूमना शुरू कर देती हैं। जैसे-जैसे वे एक-दूसरे के करीब आते हैं, अपनी धुरी के चारों ओर उनका घूमना बढ़ता जाता है। किसी बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के ऐसे परिवर्तनशील दोलन एक शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंग बना सकते हैं जो अंतरिक्ष में लाखों प्रकाश वर्ष तक फैल सकती है। तो, 1.3 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर, दो ब्लैक होल की टक्कर हुई, जिसने एक शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंग बनाई जो 14 सितंबर, 2015 को पृथ्वी पर पहुंची और LIGO और VIRGO डिटेक्टरों द्वारा रिकॉर्ड की गई।

ब्लैक होल कैसे मरते हैं?

जाहिर है, ब्लैक होल के अस्तित्व को समाप्त करने के लिए, उसे अपना सारा द्रव्यमान खोना होगा। हालांकि, उसकी परिभाषा के अनुसार, ब्लैक होल को तब तक नहीं छोड़ा जा सकता जब तक वह अपने घटना क्षितिज को पार कर गया हो। यह ज्ञात है कि पहली बार सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी व्लादिमीर ग्रिबोव ने एक अन्य सोवियत वैज्ञानिक याकोव ज़ेल्डोविच के साथ अपनी चर्चा में ब्लैक होल द्वारा कणों के उत्सर्जन की संभावना का उल्लेख किया था। उन्होंने तर्क दिया कि क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, एक ब्लैक होल एक सुरंग प्रभाव के माध्यम से कणों को उत्सर्जित करने में सक्षम है। बाद में, क्वांटम यांत्रिकी की मदद से, उन्होंने अपना खुद का, कुछ अलग सिद्धांत, अंग्रेजी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग का निर्माण किया। आप इस घटना के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं। संक्षेप में, निर्वात में तथाकथित आभासी कण होते हैं, जो लगातार जोड़े में पैदा होते हैं और एक-दूसरे का सफाया करते हैं, जबकि बाहरी दुनिया के साथ बातचीत नहीं करते हैं। लेकिन अगर ऐसे जोड़े ब्लैक होल के घटना क्षितिज पर उत्पन्न होते हैं, तो मजबूत गुरुत्वाकर्षण काल्पनिक रूप से उन्हें अलग करने में सक्षम होता है, जिसमें एक कण ब्लैक होल में गिरता है, और दूसरा ब्लैक होल से दूर जाता है। और चूंकि एक कण जो एक छेद से दूर बह गया है, देखा जा सकता है, और इसलिए सकारात्मक ऊर्जा है, एक कण जो छेद में गिर गया है, उसमें नकारात्मक ऊर्जा होनी चाहिए। इस प्रकार, ब्लैक होल अपनी ऊर्जा खो देगा और ब्लैक होल वाष्पीकरण नामक एक प्रभाव होगा।

ब्लैक होल के उपलब्ध मॉडलों के अनुसार, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, जैसे-जैसे इसका द्रव्यमान घटता है, इसका विकिरण अधिक तीव्र होता जाता है। फिर, ब्लैक होल के अस्तित्व के अंतिम चरण में, जब इसे क्वांटम ब्लैक होल के आकार में घटाया जा सकता है, तो यह विकिरण के रूप में भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ेगा, जो हजारों या यहां तक ​​​​कि बराबर हो सकता है। लाखों परमाणु बम। यह घटना कुछ हद तक उसी बम की तरह ब्लैक होल के विस्फोट की याद दिलाती है। गणना के अनुसार, आदिम ब्लैक होल बिग बैंग के परिणामस्वरूप पैदा हो सकते थे, और उनमें से जिनका द्रव्यमान 10 12 किलो के क्रम पर है, हमारे समय के आसपास वाष्पित और विस्फोट हो जाना चाहिए था। हालांकि ऐसा विस्फोट खगोलविदों ने कभी नहीं देखा होगा।

ब्लैक होल के विनाश के लिए हॉकिंग द्वारा प्रस्तावित तंत्र के बावजूद, हॉकिंग विकिरण के गुण क्वांटम यांत्रिकी के ढांचे में एक विरोधाभास का कारण बनते हैं। यदि कोई ब्लैक होल किसी शरीर को अवशोषित कर लेता है, और फिर इस शरीर के अवशोषण से उत्पन्न द्रव्यमान को खो देता है, तो शरीर की प्रकृति की परवाह किए बिना, ब्लैक होल शरीर के अवशोषण से पहले की तुलना में भिन्न नहीं होगा। इस मामले में, शरीर के बारे में जानकारी हमेशा के लिए खो जाती है। सैद्धांतिक गणना के दृष्टिकोण से, प्रारंभिक शुद्ध अवस्था का परिणामी मिश्रित ("थर्मल") अवस्था में परिवर्तन क्वांटम यांत्रिकी के वर्तमान सिद्धांत के अनुरूप नहीं है। इस विरोधाभास को कभी-कभी ब्लैक होल में जानकारी का गायब होना कहा जाता है। इस विरोधाभास का वास्तविक समाधान कभी नहीं मिला। विरोधाभास को हल करने के लिए ज्ञात विकल्प:

• हॉकिंग के सिद्धांत की असंगति। यह ब्लैक होल को नष्ट करने और इसके निरंतर विकास की असंभवता पर जोर देता है।
• सफेद छिद्रों की उपस्थिति। इस मामले में, अवशोषित जानकारी गायब नहीं होती है, लेकिन बस दूसरे ब्रह्मांड में फेंक दी जाती है।
• क्वांटम यांत्रिकी के आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत की असंगति।

ब्लैक होल भौतिकी की अनसुलझी समस्या

पहले वर्णित हर चीज को देखते हुए, ब्लैक होल, हालांकि उनका अपेक्षाकृत लंबे समय तक अध्ययन किया गया है, फिर भी कई विशेषताएं हैं, जिनके तंत्र अभी भी वैज्ञानिकों को ज्ञात नहीं हैं।

• 1970 में, एक अंग्रेजी वैज्ञानिक ने तथाकथित तैयार किया। "ब्रह्मांडीय सेंसरशिप का सिद्धांत" - "प्रकृति नंगे विलक्षणता से घृणा करती है।" इसका मतलब यह है कि एक ब्लैक होल के केंद्र की तरह, दृश्य से छिपे हुए स्थानों में ही विलक्षणता का निर्माण होता है। हालाँकि, यह सिद्धांत अभी तक सिद्ध नहीं हुआ है। सैद्धांतिक गणनाएं भी हैं जिनके अनुसार "नग्न" विलक्षणता हो सकती है।
• "नो-हेयर थ्योरम", जिसके अनुसार ब्लैक होल के केवल तीन पैरामीटर हैं, या तो सिद्ध नहीं हुआ है।
• ब्लैक होल मैग्नेटोस्फीयर का एक पूर्ण सिद्धांत विकसित नहीं किया गया है।
• गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता की प्रकृति और भौतिकी का अध्ययन नहीं किया गया है।
• यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है कि ब्लैक होल के अस्तित्व के अंतिम चरण में क्या होता है, और इसके क्वांटम क्षय के बाद क्या रहता है।

ब्लैक होल के बारे में रोचक तथ्य

उपरोक्त को सारांशित करते हुए, हम ब्लैक होल की प्रकृति की कई रोचक और असामान्य विशेषताओं को उजागर कर सकते हैं:

• ब्लैक होल के केवल तीन पैरामीटर हैं: द्रव्यमान, विद्युत आवेश और कोणीय गति। इस शरीर की इतनी कम संख्या की विशेषताओं के परिणामस्वरूप, इसे बताते हुए प्रमेय को "नो-हेयर प्रमेय" कहा जाता है। यह वह जगह भी है जहां से "ब्लैक होल में बाल नहीं होते" वाक्यांश आया है, जिसका अर्थ है कि दो ब्लैक होल बिल्कुल समान हैं, उनके उल्लिखित तीन पैरामीटर समान हैं।
• ब्लैक होल का घनत्व हवा के घनत्व से कम हो सकता है, और तापमान पूर्ण शून्य के करीब होता है। इससे हम यह मान सकते हैं कि ब्लैक होल का निर्माण पदार्थ के संपीड़न के कारण नहीं होता है, बल्कि एक निश्चित मात्रा में बड़ी मात्रा में पदार्थ के संचय के परिणामस्वरूप होता है।
• ब्लैक होल द्वारा अवशोषित पिंडों के लिए समय बाहरी पर्यवेक्षक की तुलना में बहुत धीमा होता है। इसके अलावा, अवशोषित पिंड ब्लैक होल के अंदर काफी खिंचे हुए होते हैं, जिसे वैज्ञानिकों ने स्पेगेटीफिकेशन कहा है।
• हमारी आकाशगंगा में लगभग दस लाख ब्लैक होल हो सकते हैं।
• शायद हर आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल होता है।
• भविष्य में, सैद्धांतिक मॉडल के अनुसार, ब्रह्मांड ब्लैक होल के तथाकथित युग में पहुंच जाएगा, जब ब्लैक होल ब्रह्मांड में प्रमुख निकाय बन जाएंगे।

ब्लैक होल की अवधारणा सभी को पता है - स्कूली बच्चों से लेकर बुजुर्गों तक, इसका उपयोग विज्ञान और कथा साहित्य में, येलो मीडिया में और वैज्ञानिक सम्मेलनों में किया जाता है। लेकिन हर कोई नहीं जानता कि वास्तव में ये छेद क्या हैं।

ब्लैक होल के इतिहास से

1783ब्लैक होल जैसी घटना के अस्तित्व के लिए पहली परिकल्पना 1783 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन मिशेल द्वारा सामने रखी गई थी। अपने सिद्धांत में, उन्होंने न्यूटन की दो कृतियों को जोड़ा - प्रकाशिकी और यांत्रिकी। मिशेल का विचार यह था: यदि प्रकाश छोटे कणों की एक धारा है, तो अन्य सभी पिंडों की तरह, कणों को भी गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के आकर्षण का अनुभव करना चाहिए। यह पता चला है कि तारा जितना अधिक विशाल होता है, प्रकाश के लिए उसके आकर्षण का विरोध करना उतना ही कठिन होता है। मिशेल के 13 साल बाद, फ्रांसीसी खगोलशास्त्री और गणितज्ञ लाप्लास ने एक समान सिद्धांत (अपने ब्रिटिश समकक्ष से स्वतंत्र रूप से स्वतंत्र रूप से) सामने रखा।

1915हालाँकि, उनके सभी कार्य 20वीं शताब्दी की शुरुआत तक लावारिस बने रहे। 1915 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत को प्रकाशित किया और दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण पदार्थ के कारण अंतरिक्ष-समय की वक्रता है, और कुछ महीने बाद, जर्मन खगोलशास्त्री और सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी कार्ल श्वार्ज़स्चिल्ड ने एक विशिष्ट खगोलीय समस्या को हल करने के लिए इसका इस्तेमाल किया। उन्होंने सूर्य के चारों ओर घुमावदार अंतरिक्ष-समय की संरचना की खोज की और ब्लैक होल की घटना को फिर से खोजा।

(जॉन व्हीलर ने "ब्लैक होल" शब्द गढ़ा)

1967अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जॉन व्हीलर ने एक ऐसे स्थान की रूपरेखा तैयार की, जिसे कागज के एक टुकड़े की तरह, एक अतिसूक्ष्म बिंदु में कुचला जा सकता है और इसे "ब्लैक होल" शब्द नामित किया गया है।

1974ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग ने साबित किया कि ब्लैक होल, हालांकि वे बिना वापसी के पदार्थ को निगल जाते हैं, विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं और अंततः वाष्पित हो सकते हैं। इस घटना को "हॉकिंग विकिरण" कहा जाता है।

2013पल्सर और क्वासर पर नवीनतम शोध के साथ-साथ कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन की खोज ने आखिरकार ब्लैक होल की अवधारणा का वर्णन करना संभव बना दिया है। 2013 में, गैस क्लाउड G2 ब्लैक होल के बहुत करीब आ गया और इसके द्वारा अवशोषित होने की संभावना है, अद्वितीय प्रक्रिया को देखते हुए ब्लैक होल सुविधाओं की नई खोजों के लिए महान अवसर प्रदान करता है।

(विशाल वस्तु धनु A*, इसका द्रव्यमान सूर्य से 4 मिलियन गुना अधिक है, जिसका अर्थ है सितारों का एक समूह और एक ब्लैक होल का निर्माण)

2017. कई देशों के इवेंट होराइजन टेलीस्कोप के वैज्ञानिकों के एक समूह ने पृथ्वी के महाद्वीपों के विभिन्न बिंदुओं से आठ दूरबीनों को जोड़कर एक ब्लैक होल का अवलोकन किया, जो एक सुपरमैसिव ऑब्जेक्ट है और M87 आकाशगंगा, नक्षत्र कन्या राशि में स्थित है। वस्तु का द्रव्यमान 6.5 बिलियन (!) सौर द्रव्यमान है, जो विशाल वस्तु धनु A * से विशाल गुना बड़ा है, तुलना के लिए, व्यास सूर्य से प्लूटो की दूरी से थोड़ा कम है।

2017 के वसंत से और 2018 की अवधि के दौरान, कई चरणों में अवलोकन किए गए थे। जानकारी की मात्रा की गणना पेटाबाइट्स में की गई थी, जिसे तब डिक्रिप्ट किया जाना था और एक अति-दूर की वस्तु की वास्तविक छवि प्राप्त की गई थी। इसलिए, सभी डेटा को प्री-स्कैन करने और उन्हें एक पूरे में मिलाने में पूरे दो साल लग गए।

2019डेटा को सफलतापूर्वक डिकोड किया गया और ब्लैक होल की पहली छवि का निर्माण करते हुए, दृश्य में लाया गया।

(कन्या नक्षत्र में M87 आकाशगंगा में ब्लैक होल की पहली छवि)

छवि संकल्प आपको वस्तु के केंद्र में बिना किसी वापसी के बिंदु की छाया देखने की अनुमति देता है। छवि एक अतिरिक्त लंबी आधार रेखा के साथ इंटरफेरोमेट्रिक टिप्पणियों के परिणामस्वरूप प्राप्त की गई थी। ये कई रेडियो दूरबीनों से एक वस्तु के तथाकथित समकालिक अवलोकन हैं, जो एक नेटवर्क से जुड़े हुए हैं और एक दिशा में निर्देशित दुनिया के विभिन्न हिस्सों में स्थित हैं।

ब्लैक होल वास्तव में क्या हैं?

घटना की एक संक्षिप्त व्याख्या इस तरह लगती है।

ब्लैक होल एक अंतरिक्ष-समय क्षेत्र है जिसका गुरुत्वाकर्षण आकर्षण इतना मजबूत है कि प्रकाश क्वांटा सहित कोई भी वस्तु इसे छोड़ नहीं सकती है।

एक ब्लैक होल कभी एक विशाल तारा था। जब तक थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं अपनी आंतों में उच्च दबाव बनाए रखती हैं, तब तक सब कुछ सामान्य रहता है। लेकिन समय के साथ, ऊर्जा की आपूर्ति समाप्त हो जाती है और आकाशीय पिंड अपने ही गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में सिकुड़ने लगता है। इस प्रक्रिया का अंतिम चरण तारकीय कोर का पतन और ब्लैक होल का बनना है।

• 1. उच्च गति पर ब्लैक होल जेट का निष्कासन


• 2. पदार्थ की एक डिस्क एक ब्लैक होल में विकसित होती है


• 3. ब्लैक होल


• 4. ब्लैक होल क्षेत्र की विस्तृत योजना


• 5. पाए गए नए अवलोकनों का आकार

सबसे आम सिद्धांत कहता है कि हमारी आकाशगंगा के केंद्र सहित हर आकाशगंगा में समान घटनाएं होती हैं। छेद का विशाल गुरुत्वाकर्षण अपने चारों ओर कई आकाशगंगाओं को धारण करने में सक्षम है, उन्हें एक दूसरे से दूर जाने से रोकता है। "कवरेज क्षेत्र" अलग हो सकता है, यह सब उस तारे के द्रव्यमान पर निर्भर करता है जो एक ब्लैक होल में बदल गया है, और हजारों प्रकाश वर्ष हो सकता है।

श्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या

ब्लैक होल का मुख्य गुण यह है कि इसमें जो भी पदार्थ जाता है वह कभी वापस नहीं आ सकता। यही बात प्रकाश पर भी लागू होती है। उनके मूल में, छिद्र ऐसे पिंड होते हैं जो अपने ऊपर पड़ने वाले सभी प्रकाश को पूरी तरह से अवशोषित कर लेते हैं और अपना स्वयं का उत्सर्जन नहीं करते हैं। ऐसी वस्तुएं नेत्रहीन पूर्ण अंधेरे के थक्कों के रूप में प्रकट हो सकती हैं।

• 1. प्रकाश की आधी गति से गतिमान पदार्थ


• 2. फोटॉन रिंग


• 3. आंतरिक फोटॉन रिंग


• 4. ब्लैक होल में घटना क्षितिज

आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के आधार पर, यदि कोई पिंड छेद के केंद्र से एक महत्वपूर्ण दूरी पर पहुंचता है, तो वह वापस नहीं आ सकता है। इस दूरी को श्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या कहा जाता है। इस दायरे में वास्तव में क्या होता है यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है, लेकिन सबसे सामान्य सिद्धांत है। ऐसा माना जाता है कि ब्लैक होल का सारा पदार्थ एक असीम रूप से छोटे बिंदु में केंद्रित होता है, और इसके केंद्र में अनंत घनत्व वाली वस्तु होती है, जिसे वैज्ञानिक एक विलक्षण विक्षोभ कहते हैं।

यह ब्लैक होल में कैसे गिरता है

(तस्वीर में, धनु A * का ब्लैक होल प्रकाश के अत्यंत चमकीले समूह जैसा दिखता है)

बहुत पहले नहीं, 2011 में, वैज्ञानिकों ने एक गैस बादल की खोज की, इसे साधारण नाम G2 दिया, जो असामान्य प्रकाश उत्सर्जित करता है। ऐसी चमक गैस और धूल में घर्षण दे सकती है, जो ब्लैक होल धनु A* की क्रिया के कारण होती है और जो इसके चारों ओर अभिवृद्धि डिस्क के रूप में घूमती है। इस प्रकार, हम एक सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा गैस बादल के अवशोषण की अद्भुत घटना के पर्यवेक्षक बन जाते हैं।

हाल के अध्ययनों के अनुसार, ब्लैक होल के सबसे निकट का दृष्टिकोण मार्च 2014 में होगा। हम एक तस्वीर को फिर से बना सकते हैं कि यह रोमांचक तमाशा कैसे चलेगा।

• 1. जब यह पहली बार डेटा में दिखाई देता है, तो गैस बादल गैस और धूल की एक विशाल गेंद जैसा दिखता है।


• 2. अब, जून 2013 तक, बादल ब्लैक होल से दसियों अरबों किलोमीटर दूर है। यह 2500 किमी/सेकेंड की रफ्तार से इसमें गिरती है।


• 3. बादल के ब्लैक होल से गुजरने की उम्मीद है, लेकिन बादल के अग्रणी और पीछे के किनारों पर अभिनय के आकर्षण में अंतर के कारण होने वाली ज्वारीय ताकतों के कारण यह अधिक से अधिक लम्बी हो जाएगी।


• 4. बादल के टूटने के बाद, इसका अधिकांश भाग धनु A* के आस-पास अभिवृद्धि डिस्क में शामिल हो जाएगा, जिससे उसमें आघात तरंगें उत्पन्न होंगी। तापमान कई मिलियन डिग्री तक बढ़ जाएगा।


• 5. बादल का एक हिस्सा सीधे ब्लैक होल में गिरेगा। कोई नहीं जानता कि वास्तव में इस पदार्थ का क्या होगा, लेकिन यह उम्मीद की जाती है कि गिरने की प्रक्रिया में यह एक्स-रे की शक्तिशाली धाराओं का उत्सर्जन करेगा, और कोई भी इसे नहीं देख पाएगा।

वीडियो: ब्लैक होल गैस के बादल को निगलता है

(ब्लैक होल धनु A* द्वारा G2 गैस क्लाउड का कितना हिस्सा नष्ट और उपभोग किया जाएगा, इसका कंप्यूटर सिमुलेशन)

ब्लैक होल के अंदर क्या है

एक सिद्धांत है जो दावा करता है कि अंदर एक ब्लैक होल व्यावहारिक रूप से खाली है, और इसका सारा द्रव्यमान इसके केंद्र में स्थित एक अविश्वसनीय रूप से छोटे बिंदु पर केंद्रित है - एक विलक्षणता।

आधी सदी से मौजूद एक अन्य सिद्धांत के अनुसार ब्लैक होल में जो कुछ भी गिरता है वह ब्लैक होल में ही स्थित दूसरे ब्रह्मांड में चला जाता है। अब यह सिद्धांत मुख्य नहीं है।

और एक तीसरा, सबसे आधुनिक और दृढ़ सिद्धांत है, जिसके अनुसार ब्लैक होल में गिरने वाली हर चीज इसकी सतह पर तारों के कंपन में घुल जाती है, जिसे घटना क्षितिज के रूप में नामित किया गया है।

तो घटना क्षितिज क्या है? एक सुपर-शक्तिशाली दूरबीन के साथ भी ब्लैक होल के अंदर देखना असंभव है, क्योंकि एक विशाल ब्रह्मांडीय फ़नल के अंदर आने वाले प्रकाश को भी वापस उभरने का कोई मौका नहीं है। हर चीज जिस पर किसी तरह विचार किया जा सकता है, वह अपने आसपास के क्षेत्र में है।

घटना क्षितिज सतह की एक सशर्त रेखा है जिसके नीचे से कुछ भी (न तो गैस, न धूल, न तारे, न प्रकाश) बच सकता है। और यह ब्रह्मांड के ब्लैक होल में बिना किसी वापसी के बहुत ही रहस्यमय बिंदु है।

ओहियो विश्वविद्यालय के खगोलविदों ने हाल ही में घोषणा की कि एंड्रोमेडा आकाशगंगा में असामान्य डबल कोर किसी विशाल वस्तु के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में परिक्रमा करने वाले सितारों के समूह के कारण है, सबसे अधिक संभावना एक ब्लैक होल है। इस तरह के निष्कर्ष हबल स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करके प्राप्त आंकड़ों के आधार पर किए गए थे। एंड्रोमेडा का डबल कोर पहली बार 70 के दशक में खोजा गया था, लेकिन 90 के दशक के मध्य तक ब्लैक होल के सिद्धांत को सामने नहीं रखा गया था।

आकाशगंगाओं के कोर में ब्लैक होल मौजूद होने का विचार नया नहीं है।

यह मानने का हर कारण है कि आकाशगंगा - आकाशगंगा जिससे पृथ्वी संबंधित है - के मूल में एक बड़ा ब्लैक होल है, जिसका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का 3 मिलियन गुना है। हालाँकि, एंड्रोमेडा आकाशगंगा के मूल का पता लगाना आसान है, जो हमसे 2 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है, हमारी आकाशगंगा के मूल की तुलना में, जिसमें प्रकाश केवल 30 हजार वर्षों तक यात्रा करता है - आप जंगल को नहीं देख सकते हैं पेड़।

वैज्ञानिक ब्लैक होल टकराव का अनुकरण करते हैं

ब्लैक होल की प्रकृति और व्यवहार को स्पष्ट करने के लिए सुपर कंप्यूटर पर संख्यात्मक सिमुलेशन का अनुप्रयोग, गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन।

पहली बार, इंस्टीट्यूट ऑफ ग्रेविटेशनल फिजिक्स (मैक्स-प्लैंक-इंस्टीट्यूट फर ग्रेविटेशन्सफिजिक) के वैज्ञानिकों, जिसे "अल्बर्ट आइंस्टीन इंस्टीट्यूट" के रूप में भी जाना जाता है और पॉट्सडैम (जर्मनी) के एक उपनगर होल्म में स्थित है, ने दो ब्लैक के विलय का अनुकरण किया। छेद। दो विलय वाले ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों का नियोजित पता लगाने के लिए सुपर कंप्यूटर पर पूर्ण 3D सिमुलेशन की आवश्यकता होती है।

ब्लैक होल इतने घने होते हैं कि वे प्रकाश को बिल्कुल भी परावर्तित या उत्सर्जित नहीं करते हैं, यही कारण है कि उनका पता लगाना इतना मुश्किल है। हालांकि, कुछ वर्षों में, वैज्ञानिकों को इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण बदलाव की उम्मीद है।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों, जो सचमुच बाहरी अंतरिक्ष को भरती हैं, अगली शताब्दी की शुरुआत में नए साधनों की मदद से पता लगाया जा सकता है।

प्रोफेसर एड सीडेल (डॉ एड सीडेल) के नेतृत्व में वैज्ञानिक ऐसे अध्ययनों के लिए संख्यात्मक सिमुलेशन तैयार कर रहे हैं, जो पर्यवेक्षकों के लिए ब्लैक होल द्वारा उत्पन्न तरंगों का पता लगाने का एक विश्वसनीय तरीका होगा। "ब्लैक होल टकराव गुरुत्वाकर्षण तरंगों के मुख्य स्रोतों में से एक है," प्रोफेसर सीडेल ने कहा, जो हाल के वर्षों में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के मॉडलिंग में सफल शोध कर रहे हैं जो तब दिखाई देते हैं जब ब्लैक होल सीधे टकराव में टूट जाते हैं।

हालांकि, दो सर्पिलिंग ब्लैक होल की परस्पर क्रिया और उनका विलय प्रत्यक्ष टकराव की तुलना में अधिक सामान्य है, और खगोल विज्ञान में इसका अधिक महत्व है। इस तरह के स्पर्शरेखा टकराव की गणना सबसे पहले अल्बर्ट आइंस्टीन संस्थान में बर्नड ब्रुगमैन ने की थी।

हालांकि, उस समय, कंप्यूटिंग शक्ति की कमी के कारण, वह उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सटीक निशान के रूप में ऐसे मौलिक रूप से महत्वपूर्ण विवरणों की गणना नहीं कर सका, जिसमें टकराव के दौरान ब्लैक होल के व्यवहार के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी होती है। ब्रुगमैन ने इंटरनेशनल जर्नल ऑफ मॉडर्न फिजिक्स में नवीनतम परिणाम प्रकाशित किए।

अपनी पहली गणना में, ब्रुगमैन ने संस्थान के ओरिजिन 2000 सर्वर का उपयोग किया। इसमें 32 अलग-अलग प्रोसेसर शामिल हैं जो समानांतर में चल रहे हैं और प्रति सेकंड 3 बिलियन ऑपरेशन के कुल शिखर प्रदर्शन के साथ। और इस साल जून में, ब्रुगमैन, सीडेल और अन्य की एक अंतरराष्ट्रीय टीम पहले से ही नेशनल सेंटर फॉर सुपरकंप्यूटिंग एप्लिकेशन (एनसीएसए) में अधिक शक्तिशाली 256-प्रोसेसर उत्पत्ति 2000 सुपरकंप्यूटर पर काम कर रही थी। इस समूह में के वैज्ञानिक भी शामिल थे

सेंट लुइस विश्वविद्यालय (यूएसए) और बर्लिन में अनुसंधान केंद्र कोनराड-ज़ूस-ज़ेंट्रम से। इस सुपरकंप्यूटर ने असमान-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के स्पर्शरेखा टक्करों के साथ-साथ उनके घूर्णन का पहला विस्तृत अनुकरण प्रदान किया, जिसे ब्रुगमैन ने पहले खोजा था। कोनराड-ज़ूस-ज़ेंट्रम के वर्नर बेंगर ने भी टकराव की प्रक्रिया की एक आश्चर्यजनक तस्वीर को पुन: पेश करने में कामयाबी हासिल की। यह प्रदर्शित किया गया था कि कैसे एक से कई सौ मिलियन सौर द्रव्यमान वाले "काले राक्षस" विलय हो गए, गुरुत्वाकर्षण तरंगों के फटने का निर्माण किया जो जल्द ही विशेष माध्यमों से दर्ज किए जा सकते थे।

इस शोध कार्य के सबसे महत्वपूर्ण परिणामों में से एक गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में ब्लैक होल के टकराने से निकलने वाली विशाल ऊर्जा की खोज थी। यदि 10 और 15 सौर द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान वाली दो वस्तुएं एक-दूसरे के करीब 30 मील के करीब पहुंचती हैं और टकराती हैं, तो गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा की मात्रा उनके द्रव्यमान के 1% के अनुरूप होती है। "यह पिछले पांच अरब वर्षों में हमारे सूर्य द्वारा जारी सभी ऊर्जा से एक हजार गुना अधिक है।" ब्रुगमैन ने नोट किया। चूंकि ब्रह्मांड में अधिकांश बड़े टकराव जमीन से बहुत दूर होते हैं, इसलिए जब वे जमीन से टकराते हैं तो संकेत बहुत कमजोर होने चाहिए।

दुनिया भर में कई उच्च-सटीक डिटेक्टरों का निर्माण शुरू हो गया है।

उनमें से एक, जर्मन-ब्रिटिश परियोजना "जियो 600" के ढांचे में मैक्स प्लैंक संस्थान द्वारा निर्मित 0.7 मील की लंबाई के साथ एक लेजर इंटरफेरोमीटर है। वैज्ञानिक उम्मीद करते हैं कि ब्लैक होल के टकराने पर होने वाले छोटे गुरुत्वाकर्षण संबंधी गड़बड़ी के मापदंडों को मापें, लेकिन वे प्रति वर्ष केवल एक ऐसी टक्कर की उम्मीद करते हैं, और लगभग 600 मिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर। ब्लैक होल द्वारा उत्पन्न तरंगों का पता लगाने के बारे में पर्यवेक्षकों को विश्वसनीय जानकारी प्रदान करने के लिए कंप्यूटर मॉडल की आवश्यकता होती है। सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन क्षमताओं में सुधार के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिक एक नए प्रकार के प्रयोगात्मक भौतिकी के शिखर पर हैं।

खगोलविदों का कहना है कि वे हजारों ब्लैक होल की स्थिति जानते हैं, लेकिन हम पृथ्वी पर उन पर कोई प्रयोग करने की स्थिति में नहीं हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन इंस्टीट्यूट के निदेशक प्रोफेसर बर्नार्ड शुट्ज़ ने समझाया, "केवल एक मामले में हम विवरणों का अध्ययन करने और अपने कंप्यूटर में उनके संख्यात्मक मॉडल का निर्माण करने और उसका निरीक्षण करने में सक्षम होंगे।" "मेरा मानना ​​है कि ब्लैक होल का अध्ययन अगली सदी के पहले दशक में खगोलविदों के लिए एक प्रमुख शोध विषय होगा।"

सैटेलाइट स्टार आपको सुपरनोवा से धूल देखने की अनुमति देता है।

ब्लैक होल को सीधे नहीं देखा जा सकता है, लेकिन खगोलविद अपने अस्तित्व के प्रमाण देख सकते हैं जब गैसें एक साथी तारे में फूटती हैं।

यदि डायनामाइट का विस्फोट किया जाता है, तो विस्फोटक के छोटे-छोटे टुकड़े आस-पास की वस्तुओं में गहराई से प्रवेश करेंगे, इस प्रकार विस्फोट के अमिट सबूत छोड़ देंगे।

खगोलविदों ने एक ब्लैक होल की परिक्रमा करने वाले तारे पर एक समान छाप पाई है, बिना किसी कारण के यह विश्वास नहीं किया कि यह ब्लैक होल - एक पूर्व तारा जो इतनी बुरी तरह से ढह गया कि प्रकाश भी अपने गुरुत्वाकर्षण बल को दूर नहीं कर सकता - एक सुपरनोवा विस्फोट का परिणाम था।

अँधेरे में उजाला।

इस समय तक, खगोलविदों ने सुपरनोवा विस्फोटों को देखा था और उनके स्थान पर धब्बेदार वस्तुएं पाई थीं, जो उनकी राय में, ब्लैक होल हैं। नई खोज एक घटना और दूसरी घटना के बीच संबंध का पहला वास्तविक प्रमाण है। (ब्लैक होल को सीधे नहीं देखा जा सकता है, लेकिन उनकी उपस्थिति का अनुमान कभी-कभी उनके गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के आस-पास की वस्तुओं पर पड़ने वाले प्रभाव से लगाया जा सकता है।

स्टार-एंड-ब्लैक होल सिस्टम, जिसे ग्रो जे1655-40 नामित किया गया है, हमारी आकाशगंगा आकाशगंगा के भीतर लगभग 10,000 प्रकाश-वर्ष दूर है। 1994 में खोजा गया, इसने खगोलविदों का ध्यान एक्स-रे के तीव्र फटने और रेडियो तरंगों के एक बैराज के साथ आकर्षित किया क्योंकि ब्लैक होल ने अपने साथी तारे की ओर 7.4 मिलियन मील दूर गैसों को निष्कासित कर दिया।

स्पेन और अमेरिका के शोधकर्ताओं ने साथी तारे को करीब से देखना शुरू कर दिया, यह विश्वास करते हुए कि यह किसी प्रकार के निशान को बरकरार रख सकता है, जो ब्लैक होल बनाने की प्रक्रिया का संकेत देता है।

तारे के आकार के ब्लैक होल को बड़े सितारों का पिंड माना जाता है जो अपने सभी हाइड्रोजन ईंधन का उपयोग करने के बाद बस उस आकार में सिकुड़ गए हैं। लेकिन अभी तक समझ में नहीं आने वाले कारणों के लिए, लुप्त होता तारा विस्फोट से पहले सुपरनोवा में बदल जाता है।

अगस्त और सितंबर 1994 में जीआरओ जे1655-40 प्रणाली की टिप्पणियों ने यह तय करना संभव बना दिया कि उत्सर्जित गैस की धाराओं में प्रकाश की गति के 92% तक की गति थी, जो आंशिक रूप से वहां एक ब्लैक होल की उपस्थिति को साबित करती है।

तारे की धूल।

यदि वैज्ञानिक गलत नहीं हैं, तो विस्फोटित तारों का एक हिस्सा, जो शायद हमारे सूर्य से 25-40 गुना बड़ा है, जीवित उपग्रहों में बदल गया।

यह ठीक वही डेटा है जो खगोलविदों ने पाया है।

साथी तारे के वातावरण में ऑक्सीजन, मैग्नीशियम, सिलिकॉन और सल्फर की सामान्य सांद्रता से अधिक होता है - भारी तत्व जो केवल सुपरनोवा विस्फोट के दौरान पहुंचने वाले मल्टीबिलियन-डिग्री तापमान पर बहुतायत में बनाए जा सकते हैं। यह पहला सबूत था जिसने वास्तव में इस सिद्धांत की वैधता की पुष्टि की कि कुछ ब्लैक होल पहले सुपरनोवा के रूप में दिखाई दिए, क्योंकि उन्होंने जो देखा वह उस तारे से पैदा नहीं हो सकता था जिसे खगोलविदों ने देखा था।